Comment convertir le gaz à effet de serre CO2 en nanofibres de carbone solides

MADRID, 15 Ene. (EUROPA PRESSE) –

Des scientifiques américains ont mis au point un moyen de convertir le CO2, gaz à effet de serre, en nanofibres de carbone. matériau doté de nombreuses propriétés uniques et d’un grand potentiel pour une utilisation durable.

Leur stratégie utilise des réactions électrochimiques et thermochimiques en tandem qui se déroulent à des températures et pressions ambiantes relativement basses. Comme le décrivent les scientifiques du Brookhaven National Laboratory et de l’Université de Columbia dans la revue Nature Catalysis, cette approche pourrait réussir à verrouiller le carbone sous une forme solide utile. pour compenser, voire atteindre des émissions de carbone négatives.

“Vous pouvez mettre des nanofibres de carbone dans le ciment pour le renforcer”, a-t-il expliqué. c’est une déclaration Jingguang Chen, professeur de génie chimique à Columbia avec une nomination conjointe au Brookhaven Lab, qui a dirigé la recherche. “Cela emprisonnerait le carbone dans le béton pendant au moins 50 ans, voire plus. D’ici là, le monde devra passer à l’utilisation principale de sources d’énergie renouvelables et non émettrices de carbone.”

Autre avantage, le procédé produit également de l’hydrogène gazeux (H2), un carburant alternatif prometteur qui, une fois utilisé, génère zéro émission.

L’idée de capter le CO2 ou de le convertir en d’autres matériaux pour lutter contre le changement climatique n’est pas nouvelle. Mais le simple stockage du CO2 peut provoquer des fuites. Et de nombreuses conversions de CO2 produisent des produits chimiques ou des carburants à base de carbone qui sont utilisés immédiatement, qui rejette du CO2 dans l’atmosphère.

“La nouveauté de ce travail est que nous essayons de convertir le CO2 en quelque chose ayant une valeur ajoutée mais sous une forme solide et utile”, a déclaré Chen.

Ces matériaux carbonés solides, notamment les nanotubes et nanofibres de carbone dont les dimensions mesurent des milliardièmes de mètre, possèdent de nombreuses propriétés intéressantes, notamment la résistance et la conductivité thermique et électrique. Mais il n’est pas facile d’extraire le carbone du dioxyde de carbone et de le fusionner dans ces structures à échelle fine. Un processus thermique direct nécessite des températures supérieures à 1 000 degrés Celsius.

“C’est très irréaliste pour une réduction des émissions de CO2 à grande échelle”, a déclaré Chen. “En revanche, nous avons découvert un processus qui peut se produire à environ 400 degrés Celsius, ce qui représente une température beaucoup plus pratique et réalisable industriellement.”

L’astuce consistait à diviser la réaction en étapes et à utiliser deux types de catalyseurs différents : des matériaux qui facilitent la réunion et la réaction des molécules.

“Si la réaction est découplée en plusieurs étapes de sous-réaction, l’utilisation de différents types d’apport d’énergie et de catalyseurs peut être envisagée. pour que chaque partie de la réaction fonctionne”, a déclaré Zhenhua Xie, chercheur scientifique au Brookhaven Lab et à Columbia, auteur principal de l’article.

Les scientifiques ont commencé par réaliser que le monoxyde de carbone (CO) était une bien meilleure matière première que le CO2 pour fabriquer des nanofibres de carbone (CNF). Ils sont ensuite retournés chercher le moyen le plus efficace de générer du CO à partir du CO2.

Pour la deuxième étape, les scientifiques se sont tournés vers un thermocatalyseur activé par la chaleur, constitué d’un alliage fer-cobalt. Il fonctionne à des températures d’environ 400 degrés Celsius, nettement plus douces que ce qu’exigerait une conversion directe du CO2 en CNF. Ils ont également constaté que l’ajout d’un peu de cobalt métallique supplémentaire améliore considérablement la formation de nanofibres de carbone.

“En combinant l’électrocatalyse et la thermocatalyse, nous utilisons ce processus en tandem pour réaliser des choses qui ne peuvent être réalisées avec l’un ou l’autre de ces processus seuls”, a déclaré Chen.