Un nouveau catalyseur transforme les gaz \u00e0 effet de serre en hydrocarbures renouvelables<\/p>\n
Une \u00e9quipe de recherche dirig\u00e9e par Ted Sargent a con\u00e7u le processus le plus efficace et le plus stable pour la conversion de dioxyde de carbone en un \u00e9l\u00e9ment chimique constitutif cl\u00e9 des plastiques.<\/p>\n
Une nouvelle technologie constitue un pas de g\u00e9ant vers la fabrication de plastiques \u00e0 partir de deux ingr\u00e9dients cl\u00e9s\u00a0: le soleil et la pollution.<\/p>\n
Aujourd\u2019hui, les combustibles fossiles non renouvelables fournissent non seulement la mati\u00e8re premi\u00e8re pour la fabrication de plastiques, mais ils sont aussi le carburant utilis\u00e9 dans les processus de fabrication, menant \u00e0 la cr\u00e9ation de dioxyde de carbone (CO2) qui r\u00e9chauffe le climat. L\u2019Agence internationale de l’\u00c9nergie estime que la production des pr\u00e9curseurs principaux des plastiques est responsable de 1,4\u00a0pour cent des \u00e9missions mondiales de CO2.<\/p>\n
Une \u00e9quipe dirig\u00e9e par Ted Sargent, directeur du programme \u00c9nergie solaire bioinspir\u00e9e, \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de Toronto, est en train de transformer ce processus. Les chercheurs envisagent de capter le CO2 produit par d\u2019autres processus industriels et d\u2019utiliser de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 renouvelable, comme l\u2019\u00e9nergie solaire, pour le transformer en \u00e9thyl\u00e8ne. L\u2019\u00e9thyl\u00e8ne est un produit chimique industriel courant qui est un pr\u00e9curseur de nombreux plastiques, comme ceux utilis\u00e9s dans la fabrication de sacs d\u2019\u00e9picerie.<\/p>\n
Les r\u00e9sultats, publi\u00e9s dans la revue Science, font suite \u00e0 des discussions continues au sein du programme \u00c9nergie solaire bioinspir\u00e9e du CIFAR. Sargent dit que les interactions entre divers scientifiques, particuli\u00e8rement des chercheurs qui \u00e9tudient la photosynth\u00e8se naturelle et artificielle, ont jou\u00e9 un r\u00f4le cl\u00e9 dans cette perc\u00e9e.<\/p>\n
Le syst\u00e8me vise \u00e0 r\u00e9soudre un probl\u00e8me cl\u00e9 associ\u00e9 \u00e0 la capture du carbone. Quoiqu\u2019il existe des technologies pour filtrer et extraire le CO2 des gaz de combustion, la substance a peu de valeur \u00e9conomique actuellement pour compenser les co\u00fbts associ\u00e9s \u00e0 sa capture \u2013 il s\u2019agit donc d\u2019une proposition sans int\u00e9r\u00eat sur le plan financier. En transformant ce carbone en un produit ayant une valeur commerciale, comme l\u2019\u00e9thyl\u00e8ne, l\u2019\u00e9quipe vise \u00e0 encourager les entreprises \u00e0 investir dans des technologies de capture de carbone.<\/p>\n
Au c\u0153ur de la solution de l\u2019\u00e9quipe se trouvent deux innovations\u00a0: l\u2019utilisation d\u2019un catalyseur \u00e0 base de cuivre paradoxalement mince et une strat\u00e9gie exp\u00e9rimentale r\u00e9invent\u00e9e.<\/p>\n
\u00ab\u00a0Quand nous avons proc\u00e9d\u00e9 \u00e0 la conversion du CO2 en \u00e9thyl\u00e8ne dans un milieu tr\u00e8s basique, nous avons d\u00e9couvert que notre catalyseur avait am\u00e9lior\u00e9 comme jamais l\u2019efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique et la s\u00e9lectivit\u00e9 de la conversion\u00a0\u00bb, a dit Cao-Thang Dinh (Universit\u00e9 de Toronto), premier auteur de l\u2019article. Dans ce contexte, une plus grande efficacit\u00e9 veut dire qu\u2019il faut moins d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 pour r\u00e9aliser la conversion. Les auteurs ont ensuite appliqu\u00e9 ces donn\u00e9es pour am\u00e9liorer d\u2019autant plus le catalyseur et pousser la r\u00e9action afin de favoriser la formation d\u2019\u00e9thyl\u00e8ne, plut\u00f4t que d\u2019autres substances.<\/p>\n
Ensuite, l\u2019\u00e9quipe s\u2019est pench\u00e9e sur la question de la stabilit\u00e9 qui constitue un d\u00e9fi de longue date avec ce genre de catalyseur \u00e0 base de cuivre. La mod\u00e9lisation th\u00e9orique d\u00e9montre que des conditions basiques (un pH \u00e9lev\u00e9) sont id\u00e9ales pour catalyser la conversion de CO2 en \u00e9thyl\u00e8ne. Toutefois, dans ces conditions, la plupart des catalyseurs et des supports catalytiques se d\u00e9gradent en moins de dix heures.<\/p>\n
L\u2019\u00e9quipe a surmont\u00e9 ce d\u00e9fi en modifiant l\u2019installation exp\u00e9rimentale. Essentiellement, ils ont d\u00e9pos\u00e9 leur catalyseur sur une couche de support poreux compos\u00e9 de polyt\u00e9trafluoro\u00e9thyl\u00e8ne (PTFE, mieux connu sous le nom de Teflon) et ont mis une couche de carbone de l\u2019autre c\u00f4t\u00e9. Cette nouvelle configuration prot\u00e8ge le support catalytique et le catalyseur de la d\u00e9gradation caus\u00e9e par la solution basique et leur permet de durer 15\u00a0fois plus longtemps qu\u2019avant. En prime, cette configuration a am\u00e9lior\u00e9 d\u2019autant plus l\u2019efficacit\u00e9 et la s\u00e9lectivit\u00e9.<\/p>\n
\u00ab\u00a0Nous savions depuis des d\u00e9cennies que d\u2019ex\u00e9cuter cette r\u00e9action dans des conditions basiques nous aiderait, mais personne ne savait comment exploiter cette donn\u00e9e et la transf\u00e9rer dans un syst\u00e8me pratique\u00a0\u00bb, dit Dinh. \u00ab\u00a0Nous avons d\u00e9montr\u00e9 comment surmonter ce probl\u00e8me.\u00a0\u00bb<\/p>\n
Le syst\u00e8me est maintenant capable de r\u00e9aliser la conversion \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du laboratoire pour produire plusieurs grammes d\u2019\u00e9thyl\u00e8ne \u00e0 la fois. L\u2019objectif \u00e0 long terme de l\u2019\u00e9quipe est la mise \u00e0 l\u2019\u00e9chelle de la technologie pour convertir les nombreuses tonnes de produits chimiques n\u00e9cessaires \u00e0 l\u2019application commerciale.<\/p>\n
\u00ab\u00a0Dans ces recherches, nous avons r\u00e9alis\u00e9 trois perc\u00e9es simultan\u00e9es\u00a0: s\u00e9lectivit\u00e9, efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique et stabilit\u00e9\u00a0\u00bb, dit Sargent \u00ab\u00a0Notre groupe souhaite ardemment mettre au point des technologies qui contribueront \u00e0 relever le d\u00e9fi mondial que constitue la cr\u00e9ation d\u2019un avenir carboneutre.\u00a0\u00bb<\/p>\n
\u00ab\u00a0La conversion du CO2 en un produit utile constitue la prochaine fronti\u00e8re en mati\u00e8re d\u2019entreposage d\u2019\u00e9nergie renouvelable et de produits chimiques renouvelables\u00a0\u00bb, a dit Shaffiq Jaffer, conseiller au CIFAR.<\/p>\n
Jaffer est vice-pr\u00e9sident, projets scientifiques et technologiques d\u2019entreprise, chez TOTAL, un grand producteur et fournisseur d\u2019\u00e9nergie en France qui parraine ces recherches.<\/p>\n
\u00ab\u00a0La perc\u00e9e r\u00e9alis\u00e9e \u00e0 Toronto prouve qu\u2019il est possible de transformer l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 et le CO2 r\u00e9siduaire en des produits chimiques utiles pour le secteur p\u00e9trochimique. Gr\u00e2ce \u00e0 cette perc\u00e9e, le milieu industriel se rapproche de l\u2019\u00e9tablissement d\u2019un cycle ferm\u00e9 du carbone d\u2019une mani\u00e8re analogue \u00e0 la photosynth\u00e8se naturelle.\u00a0\u00bb<\/p>\n
Voil\u00e0 un autre exemple des forces en recherche que l\u2019universit\u00e9 partage avec des partenaires au Canada. \u00ab\u00a0F\u00e9licitations \u00e0 Ted Sargent et \u00e0 ses coll\u00e8gues du programme \u00c9nergie solaire bioinspir\u00e9e du CIFAR. Cet article publi\u00e9 dans la revue Science t\u00e9moigne de la force de la collaboration interdisciplinaire entre scientifiques pour se pencher sur des questions d\u2019importance pour le monde\u00a0\u00bb, a dit Alan Bernstein, pr\u00e9sident et chef de la direction du CIFAR.<\/p>\n
Le groupe multidisciplinaire qui r\u00e9unit une expertise en science des mat\u00e9riaux, en g\u00e9nie chimique, en chimie et en g\u00e9nie m\u00e9canique offre de nouvelles perspectives dans le domaine. Plusieurs membres participent aussi \u00e0 CERT, l\u2019\u00e9quipe de l\u2019Universit\u00e9 de Toronto qui vient tout juste de passer \u00e0 la ronde finale du NRG COSIA Carbon XPRIZE. Le concours Carbon XPRIZE lance le d\u00e9fi \u00e0 des groupes de l\u2019industrie et du milieu universitaire de capter les \u00e9missions de carbone de centrales \u00e9lectriques et de les convertir efficacement en produits chimiques utiles.<\/p>\n