Une étude menée par des chercheurs de l'Université Northwestern a révélé qu'un catalyseur fabriqué à partir de molybdène abondant sur terre et de sucre de table commun a le pouvoir de détruire le dioxyde de carbone (CO2).
Pour trouver cette solution, la première chose que les scientifiques ont dû faire a été de transformer le molybdène en carbure de molybdène à l’aide d’une source de carbone. Ils ont découvert une option bon marché dans un endroit inattendu : le garde-manger. Étonnamment, le sucre – le sucre blanc granulé que l’on trouve dans presque tous les foyers – constituait une source pratique et peu coûteuse d’atomes de carbone.
Une fois cela fait, l’équipe a pu utiliser le catalyseur pour transformer le CO2 en monoxyde de carbone (CO), un élément important pour produire une variété de produits chimiques utiles. Lorsque la réaction se produit en présence d’hydrogène par exemple, le CO2 et l’hydrogène se transforment en gaz de synthèse (ou syngas), un précurseur très précieux pour produire des carburants susceptibles de remplacer l’essence.
Fonctionnant à pression ambiante et à haute température (300 à 600 degrés Celsius), le catalyseur convertit le CO2 en CO avec une sélectivité de 100 %.
Une sélectivité élevée signifie que le catalyseur n'agit que sur le CO2 sans perturber les matériaux environnants. En d’autres termes, l’industrie pourrait appliquer le catalyseur à de grands volumes de gaz capturés et cibler sélectivement uniquement le CO2. Le catalyseur reste également stable dans le temps, c'est-à-dire qu'il reste actif et ne se dégrade pas.
« En chimie, il n'est pas rare qu'un catalyseur perde sa sélectivité après quelques heures », a déclaré Omar K. Farha, l'auteur principal de l'étude, dans un communiqué aux médias. « Mais après 500 heures dans des conditions difficiles, sa sélectivité n'a pas changé. »
Ceci est remarquable car le CO2 est une molécule stable et tenace.
« La conversion du CO2 n'est pas facile », a déclaré Milad Khoshooei, co-auteur principal de l'étude. « Le CO2 est une molécule chimiquement stable, et nous avons dû surmonter cette stabilité, ce qui demande beaucoup d’énergie. »
Le développement de matériaux pour le captage du carbone est un objectif majeur du laboratoire de Farha. Son groupe développe des structures métallo-organiques (MOF), un type de matériaux hautement poreux de taille nanométrique qui ressemblent à des « éponges de bain sophistiquées et programmables ». Farha explore les MOF pour diverses applications, notamment l’extraction du CO2 directement de l’air.
Selon le chercheur, les MOF et le nouveau catalyseur pourraient travailler ensemble pour jouer un rôle dans le captage et la séquestration du carbone.
« À un moment donné, nous pourrions utiliser un MOF pour capturer le CO2, suivi d'un catalyseur le convertissant en quelque chose de plus bénéfique », a suggéré Farha. « Un système tandem utilisant deux matériaux distincts pour deux étapes séquentielles pourrait être la voie à suivre. »
« Cela pourrait nous aider à répondre à la question : 'Que faisons-nous du CO2 capturé ?' », a déclaré Khoshooei. « À l’heure actuelle, le plan est de le séquestrer sous terre. Mais les réservoirs souterrains doivent répondre à de nombreuses exigences pour stocker le CO2 de manière sûre et permanente. Nous souhaitions concevoir une solution plus universelle, utilisable partout tout en ajoutant de la valeur économique.
