(Phys.org)—Quand la plupart des gens entendent le terme « CO 2 émissions, " ils pensent probablement à plusieurs choses négatives :gaz à effet de serre, polluant, changement climatique, discorde politique, fardeau économique. Mais une équipe de chercheurs dirigée par Stuart Licht, professeur de chimie à l'université George Washington, a une vision pour transformer le CO 2 émissions d'un polluant en une ressource précieuse, tout en réalisant un bénéfice net potentiellement important.

Dans une nouvelle étude publiée dans Matériaux Aujourd'hui Énergie , les chercheurs ont montré qu'ils peuvent utiliser du CO 2 et l'énergie solaire thermique pour produire des rendements élevés de laine de nanotubes de carbone (CNT) de longueur millimétrique à un coût de seulement 660 $ la tonne. La valeur marchande de longs NTC comme ceux-ci, qui peuvent être tissés en textiles pour fabriquer des métaux, remplacements de ciment, et d'autres matériaux - est actuellement de 100 $, 000-$400, 000 par tonne.

"Nous avons introduit une nouvelle classe de matériaux appelée" Laine de nanotubes de carbone, ' qui sont les premiers NTC qui peuvent être directement tissés dans un tissu, car ils sont de longueur macroscopique et sont bon marché à produire, " Licht a dit Phys.org . "Le seul réactif pour produire les laines CNT est le dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre."

Les chercheurs espèrent que la nouvelle technologie, appelé C2CNT (CO 2 aux CNT), offrira une incitation économique incontestable pour éliminer l'excès de CO 2 de l'atmosphère. Ils calculent ça, s'ils implantaient des stations solaires thermiques sur une superficie égale à 4% du désert du Sahara, ils pourraient réduire le CO 2 concentration de l'atmosphère aux niveaux préindustriels en 10 ans. Ils notent qu'une mise en œuvre plus réaliste consisterait à installer des stations sur les océans, où il y a plus de surface disponible.

La nouvelle étude s'appuie sur les recherches précédentes des scientifiques remontant à 2010, lorsqu'ils ont proposé pour la première fois l'idée d'un procédé électrochimique thermique solaire (STEP), dans lequel l'énergie solaire est utilisée pour alimenter une cellule électrolytique. Cette cellule capture et se décompose, ou électrolyse, CO atmosphérique 2 en carbone ou en monoxyde de carbone et en oxygène. Les sous-produits du carbone peuvent ensuite être utilisés pour synthétiser divers produits, comme le méthane, gaz de synthèse, et l'ammoniaque. Bien qu'utile, ces produits sont évalués à environ 100 $ la tonne, et ne sont donc pas aussi précieux que les CNT.

Synthétiser des NTC à partir de CO 2 émissions s'est avérée plus difficile, avec des recherches antérieures suggérant qu'il peut être impossible de produire des NTC par électrolyse en utilisant du carbonate de lithium fondu, qui est le composé utilisé dans le procédé STEP pour nucléer la croissance des produits carbonés. Cependant, en 2015, Licht et son équipe ont démontré pour la première fois la faisabilité du haut rendement, fractionnement électrolytique à basse énergie du CO 2 en CNT, qui utilise un mécanisme de croissance alternatif avec du carbonate de lithium fondu.

Un inconvénient de ce processus, cependant, est que les NTC qu'il produit sont de taille nanométrique (moins de 100 micromètres de long), qui est trop court pour être tissé dans des textiles. Le principal résultat de la nouvelle étude est que les NTC sont 100 fois plus longs, ce qui est obtenu en remplaçant les cathodes en cuivre ou en acier de la cellule électrolytique par du Monel, un type d'alliage nickel-cuivre. En effectuant ce changement et en réglant soigneusement d'autres paramètres, les chercheurs ont produit des NTC avec des diamètres de plus de 1 micromètre et des longueurs de plus de 1 millimètre, ce qui, ils soulignent, pose la question de savoir si les NTC doivent effectivement être classés en « nanomatériaux ». Dans tous les cas, les NTC semblables à de la laine sont suffisamment longs pour être tissés en textiles pour diverses applications.

"Peu coûteux, les laines CNT tissées sont des remplacements préférés pour les applications conventionnelles d'acier et d'aluminium, grâce à la légèreté de la laine CNT, avantage force-masse, " Licht a déclaré. "En plus des textiles, Les laines CNT servent d'additifs préférés pour formuler des ciments et des céramiques résistants aux explosions et aux fractures. D'autres applications de plus fort que l'acier, Les tissus CNT hautement conducteurs sont des combinaisons CNT à l'épreuve des balles et des combinaisons à l'épreuve des taser."

© 2017 Phys.org