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Une technique améliorée convertit le CO2 en carburant vert

by Dan Falk nov. 17 / 16

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Le monde a besoin de plus de carburant et de moins de dioxyde de carbone atmosphérique – et de nouvelles recherches menées par Edward Sargent et son équipe à l’Université de Toronto pourraient servir de tremplin à l’atteinte de ces deux objectifs.

Au cœur de leur projet se trouve une réaction chimique simple et bien connue : on commence avec du dioxyde de carbone, on applique une tension électrique et on se retrouve avec du monoxyde carbone (un ingrédient essentiel des carburants synthétiques, comme l’éthanol et le méthanol) et de l’eau. Le plus gros problème est l’extrême lenteur de la réaction chimique.

Mais Sargent, directeur du programme Énergie solaire bioinspirée de l’ICRA, en collaboration avec ses collègues du département de génie électrique et informatique de l’Université de Toronto, a trouvé une façon de l’accélérer. Il appert que des électrodes avec certaines structures microscopiques à leur surface peuvent contribuer à intensifier la puissance du champ électrique, ce qui attire davantage de dioxyde de carbone sur le métal et accélère la réaction.

Dans un article publié dans Nano Letters cet automne, ainsi que dans un article en ligne dans Nature en août, Sargent et ses collaborateurs décrivent l’utilisation de « nanostructures » d’or en forme d’aiguille comme catalyseur. Phil De Luna, un doctorant dans le laboratoire de Sargent et un coauteur de l’article dans Nature, fait une analogie avec la Tour CN qui attire la foudre pendant un orage.

« C’est un peu comme un éclair qui concentre les réactifs – dans ce cas-ci le CO2 – et qui accélère la réaction », explique De Luna.

L’installation est d’apparence simple; à première vue, tout ce qu’on voit ce sont deux petits béchers d’eau (l’un servant de cathode, l’autre d’anode); ils sont connectés par une série de tubes et de câbles et entourés d’équipement informatique. L’électrode elle-même n’est guère plus qu’une mince bande de métal insérée dans l’un des deux contenants d’eau. Si vous y regardez de plus près, vous pouvez voir de petites bulles d’oxygène se détacher du métal. Les nanostructures, qui sont 10 000 fois plus minces qu’un cheveu humain, sont évidemment invisibles.

Malgré la petite échelle de ces expériences, De Luna dit qu’en principe une mise à l’échelle de la technique est tout à fait possible.

« Sur le plan conceptuel et théorique, la technique est tout à fait évolutive », dit De Luna. « Toutefois, sur le plan pratique, il y a de nombreux défis techniques à surmonter. »

Le processus, connu sous le nom de « concentration des réactifs induite par le champ », a un autre avantage éventuel : il peut contribuer à convertir l’énergie de sources renouvelables, comme l’énergie éolienne et solaire, en une forme liquide plus facile à stocker, comme l’éthanol et le méthanol.

« Nous prenons du dioxyde de carbone – un gaz à effet de serre “sale” – et nous le transformons en carburant à l’aide d’énergie renouvelable », dit De Luna.

En outre, le laboratoire est un demi-finaliste pour le Carbon XPrize, un prix de 20 millions de dollars US offert par un consortium de sociétés d’énergie privées pour la meilleure méthode de conversion des émissions de dioxyde de carbone issues des combustibles fossiles en un produit utile.