La plupart des méthodes de lutte contre le changement climatique consistent à réduire les émissions de gaz à effet de serre: inventer des centrales plus propres, concevoir des voitures plus vertes. Ensuite, il y a le camp de chercheurs qui cherchent à extraire les gaz de l'atmosphère une fois qu'ils ont déjà été libérés.
La «capture de dioxyde de carbone» a fait l’objet de controverses et a souvent été considérée comme peu pratique ou inadéquate. Cependant, dans la mesure où les efforts mondiaux de réduction des émissions se sont révélés difficiles et parfois décevants, cette approche semble de plus en plus séduisante.
Une nouvelle invention, réalisée par des scientifiques de l'Université de Californie à Berkeley, offre une nouvelle approche du captage du carbone. Les chercheurs ont créé un nanomatériau qui détruit le dioxyde de carbone en le divisant en oxygène et en monoxyde de carbone.
Les scientifiques ont longtemps essayé de se débarrasser du dioxyde de carbone en scindant sa molécule. Ces tentatives de scission peuvent nécessiter beaucoup d’énergie, ce qui va à l’encontre du but environnemental. Les chercheurs ont donc utilisé divers catalyseurs pour accélérer la réaction, réduisant ainsi la quantité d’électricité nécessaire à la scission des molécules. De nombreux scientifiques se sont concentrés sur les porphyrines, molécules organiques en forme d'anneau, pour que ces réactions se produisent. Bien que les porphyrines puissent avoir divers atomes à leurs centres, ceux utilisés à cette fin sont les porphyrines de cobalt, qui sont particulièrement actives sur le plan catalytique. Lorsque ces porphyrines sont ajoutées à une solution avec deux électrodes, un électrolyte et du dioxyde de carbone dissous, les porphyrines sont attirées par l'électrolyte. Cela provoque la migration des électrons vers le dioxyde de carbone, le divisant en monoxyde de carbone et en oxygène. Mais cette approche n'a pas été parfaite. Les porphyrines s'agglutinent et perdent de leur efficacité avec le temps, et les solutions utilisées pour que le processus se produise sont elles-mêmes douteuses pour l'environnement.
Les chercheurs de Berkeley semblent avoir trouvé un nouveau moyen de résoudre ce problème en créant un nanomatériau poreux reliant les porphyrines entre elles en une substance maillée. C'est ce qu'on appelle un cadre organique covalent (COF). Le dioxyde de carbone s'infiltre dans le COF et se divise en monoxyde de carbone et en oxygène avec très peu d'énergie ajoutée. Cela fonctionne environ 60 fois plus efficacement que de scinder le dioxyde de carbone en utilisant des porphyrines flottant librement. La recherche a été rapportée dans la revue Science .
Une image agrandie du COF (Science) Alors, que peut-on faire avec l'oxygène et le monoxyde de carbone créés par le processus?
«Le monoxyde de carbone est important car il est l’un des produits de base de l’industrie chimique, qui fabrique des carburants à base de monoxyde de carbone», déclare Christian Diercks, l’un des principaux chercheurs de l’étude. "L'idée est fondamentalement d'utiliser le dioxyde de carbone, qui est un déchet, et de le transformer en carburant."
À l'avenir, les usines pourraient utiliser des feuilles de ces nanomatériaux autour des zones productrices de dioxyde de carbone, telles que les cheminées industrielles, pour les transformer directement en monoxyde de carbone. Mais c'est un long chemin sur la route.
"Si vous voulez vraiment que quelque chose comme la réduction du dioxyde de carbone se produise à grande échelle, je pense que vous avez toujours besoin d'incitations du gouvernement", a déclaré Diercks, "car il faut toujours beaucoup de temps à l'industrie pour trouver de nouvelles idées comme celle-ci."
Jusqu'à présent, le laboratoire n'a fabriqué le matériel qu'en petites quantités, 30 milligrammes à la fois. La production prend plusieurs jours et le processus devra donc devenir plus efficace pour être mis en œuvre au niveau industriel. La prochaine étape pour les chercheurs consiste à rechercher des moyens de transformer plus efficacement le monoxyde de carbone en carburant.
