Une équipe internationale de chercheurs a développé un moyen d’extraire le carbone du CO2 séquestré grâce aux technologies de capture du carbone et de le fixer aux atomes d’hydrogène, formant ainsi du méthane, un carburant et une matière première industrielle.
Selon leur étude publiée dans la revue Matériaux avancésla méthode s’appuie sur l’électrolyse et des catalyseurs développés par greffage d’atomes de cuivre isolés sur des gabarits polymères bidimensionnels.
« La conversion du dioxyde de carbone par l’électricité peut produire une large gamme de combustibles et de matières premières industrielles par différentes voies », a déclaré Soumyabrata Roy, l’auteur principal de l’étude, dans un communiqué aux médias. « Cependant, la conversion du dioxyde de carbone en méthane implique une voie en huit étapes qui soulève des défis importants pour une production sélective et économe en énergie de méthane. »
Roy a souligné que surmonter ces problèmes peut aider à fermer le cycle artificiel du carbone à des échelles significatives, et que le développement de catalyseurs efficaces et abordables est une étape clé vers la réalisation de cet objectif.
Les modèles polymères développés par lui et ses collègues, constitués d’atomes de carbone et d’azote alternés, comportent de minuscules pores dans lesquels les atomes de cuivre peuvent s’insérer à différentes distances les uns des autres.
Les catalyseurs s’assemblent à température ambiante dans l’eau, les atomes de cuivre déplaçant les ions métalliques hôtes dans les modèles polymères. Lorsqu’ils ont été testés dans un réacteur, les catalyseurs ont permis de réduire le dioxyde de carbone en méthane dans une moitié de la cellule, tandis que l’oxygène était produit à partir de l’eau dans l’autre moitié.
« Nous avons constaté que la modulation des distances entre les atomes de cuivre réduisait l’énergie nécessaire aux étapes clés de la réaction, accélérant ainsi la conversion chimique », a déclaré Roy. « Cette action coopérative des atomes de cuivre proches a permis de produire du méthane avec un taux de sélectivité et d’efficacité très élevé. »
Les catalyseurs que lui et ses collaborateurs ont développés ont produit l’une des conversions par électrolyse du dioxyde de carbone en méthane les plus rapides et les plus efficaces connues à ce jour, contribuant ainsi à faire progresser le processus à la fois en termes de connaissances scientifiques fondamentales et de niveau de performance.
« Si l’efficacité de la conversion énergétique et carbone au niveau du système peut être abordée, des matériaux peu coûteux et efficaces comme ceux-ci aideront à catalyser la traduction industrielle de la technologie électrochimique de réduction du dioxyde de carbone », a déclaré Jingjie Wu, professeur agrégé à l’Université de Cincinnati et co-auteur. de l’étude.
