Des chercheurs de l'Université de Liverpool ont fait une percée significative dans la conversion directe du dioxyde de carbone (CO 2 ) et le méthane (CH 4 ) en carburants liquides et produits chimiques qui pourraient aider l'industrie à réduire les émissions de gaz à effet de serre tout en produisant des matières premières chimiques précieuses.

Dans un article publié dans la revue de chimie Angewandte Chemie ils rapportent un processus de synthèse de plasma très unique pour le direct, activation en une étape du dioxyde de carbone et du méthane en carburants liquides et produits chimiques de plus grande valeur (par exemple, l'acide acétique, méthanol, éthanol et formaldéhyde) avec une sélectivité élevée aux conditions ambiantes (température ambiante et pression atmosphérique).

C'est la première fois que ce procédé est montré, comme il s'agit d'un défi important de convertir directement ces deux molécules stables et inertes en carburants liquides ou en produits chimiques en utilisant n'importe quel processus conventionnel en une seule étape (par exemple, la catalyse) sans passer par la haute température, procédé de production de gaz de synthèse à forte intensité énergétique et traitement de gaz de synthèse à haute pression pour la synthèse chimique.

La synthèse à température ambiante en une étape de combustibles liquides et de produits chimiques à partir du reformage direct du CO 2 avec CH 4 a été réalisé en utilisant un nouveau réacteur à plasma non thermique à pression atmosphérique avec une électrode à eau et une faible consommation d'énergie.

Dr Xin Tu, du Département de génie électrique et électronique de l'Université, a déclaré:"Ces résultats montrent clairement que les plasmas non thermiques offrent une solution prometteuse pour surmonter la barrière thermodynamique pour la transformation directe de CH 4 et Cie 2 dans une gamme de produits chimiques de plate-forme et de carburants synthétiques d'importance stratégique dans des conditions ambiantes. Introduire un catalyseur dans le procédé chimique plasma, connue sous le nom de catalyse plasma, pourrait régler la sélectivité des produits chimiques cibles. "

"Il s'agit d'une technologie révolutionnaire majeure qui a un grand potentiel pour apporter un changement radical dans l'activation future du méthane, CO 2 conversion et utilisation et stockage d'énergie chimique, qui est également d'une grande importance pour l'industrie de l'énergie et de la chimie et pourrait aider à relever les défis du réchauffement climatique et de l'effet de serre."

Les émissions de méthane et de dioxyde de carbone sont considérées comme des gaz à effet de serre qui contribuent au réchauffement de la planète et au changement climatique.

Afin de relever les défis énergétiques mondiaux liés aux gaz à effet de serre, les technologies nouvelles et émergentes se développent à un rythme accéléré.

Plasma, le quatrième état de la matière, un mélange gazeux chargé électriquement, offre une alternative prometteuse et attractive pour la synthèse de carburants et de produits chimiques, fournissant un moyen unique de permettre à des réactions thermodynamiquement défavorables de se produire dans des conditions ambiantes.

Dans les plasmas non thermiques, la température du gaz reste basse (aussi basse que la température ambiante), tandis que les électrons sont très énergétiques avec une température électronique typique de 1 à 10 eV, ce qui est suffisant pour activer des molécules inertes (ex. 2 et CH 4 ) présentent et produisent une variété d'espèces chimiquement réactives, y compris des radicaux, atomes excités, molécules et ions. Ces espèces énergétiques, qui sont produits à une température relativement basse, sont capables d'initier une variété de réactions différentes.

Les systèmes plasma ont la flexibilité d'être mis à l'échelle vers le haut et vers le bas. En outre, une vitesse de réaction élevée et l'obtention rapide d'un état stationnaire dans un procédé plasma permettent un démarrage et un arrêt rapides du procédé plasma par rapport à d'autres procédés thermiques, ce qui réduit considérablement le coût énergétique global et offre une voie prometteuse pour le processus plasma alimenté par des énergies renouvelables (par exemple, l'énergie éolienne et solaire) pour agir comme un système efficace de stockage d'énergie chimique localisé ou distribué.

Le procédé très attractif pourrait également fournir une solution prometteuse pour mettre fin au torchage du gaz des puits de pétrole et de gaz grâce à la conversion du méthane torché en combustibles liquides et produits chimiques précieux qui peuvent être facilement stockés et transportés. Environ 3,5% (~150 milliards de mètres cubes de gaz) de l'approvisionnement mondial en gaz naturel ont été gaspillés, ou « évasé », dans les champs de pétrole et de gaz, émis plus de 350 millions de tonnes de CO 2 .