Le captage du carbone pourrait aider les centrales au charbon du pays à réduire les émissions de gaz à effet de serre, pourtant, les défis économiques font partie de la raison pour laquelle la technologie n'est pas largement utilisée aujourd'hui. Cela pourrait changer si les centrales électriques pouvaient transformer le carbone capturé en un produit utilisable.

Des scientifiques du laboratoire national de l'Idaho du département de l'Énergie des États-Unis ont mis au point un processus efficace pour transformer le dioxyde de carbone capturé en gaz de synthèse, un mélange de H2 et de CO qui peut être utilisé pour fabriquer des carburants et des produits chimiques. L'équipe a publié ses résultats dans Chimie verte , une publication de la Société royale de chimie .

Les approches traditionnelles de réutilisation du carbone du CO2 impliquent une étape de réduction qui nécessite des températures et des pressions élevées. A des températures plus basses, le CO2 ne reste pas dissous dans l'eau assez longtemps pour être utile. Le procédé développé à l'INL relève ce défi en utilisant des matériaux liquides spécialisés qui rendent le CO2 plus soluble et permettent au milieu de capture du carbone d'être directement introduit dans une cellule pour la conversion électrochimique en gaz de synthèse.

"Pour la première fois, il a été démontré que le gaz de synthèse peut être produit directement à partir du CO2 capturé - éliminant ainsi l'exigence de séparations en aval, " ont écrit les chercheurs dans l'article de Green Chemistry.

Le procédé nouvellement décrit utilise des solvants à polarité commutable (SPS), matériaux liquides qui peuvent changer de polarité lorsqu'ils sont exposés à un agent chimique. Cette propriété permet de contrôler quelles molécules vont se dissoudre dans le solvant.

Dans une cellule électrochimique, l'oxydation de l'eau se produit du côté de l'anode, libérant du gaz O2 et des ions hydrogène qui migrent ensuite à travers une membrane vers le côté cathode. Là, les ions hydrogène réagissent avec le bicarbonate (HCO3-, la forme sous laquelle le CO2 est capté dans le SPS), permettant la libération de CO2 pour la réduction électrochimique et la formation de gaz de synthèse. Lors du dégagement de CO2, le SPS rétablit la polarité sous une forme insoluble dans l'eau, permettant la récupération et la réutilisation des supports de capture du carbone.

Luis Diaz Aldana, chercheur principal de l'expérience, et Tedd Lister, l'un des chercheurs, mener des recherches électrochimiques à l'INL. En 2015, tout en déjeunant avec ses collègues Eric Dufek et Aaron Wilson, ils ont eu l'idée d'utiliser des solvants à polarité commutable pour transformer le CO2 en gaz de synthèse.

L'équipe a reçu des fonds de recherche et développement dirigés par des laboratoires en 2017. Aussi prometteuse que soit l'idée, dans les premières expériences, trop d'hydrogène et pas assez de gaz de synthèse étaient produits. Les résultats se sont améliorés lorsque l'équipe a introduit un électrolyte de soutien pour augmenter la conductivité ionique. L'ajout de sulfate de potassium a augmenté la conductivité de l'électrolyte de 47 %, qui a permis la production efficace de gaz de synthèse.

Lorsque le gaz de synthèse peut être produit à partir du CO2 capturé à des densités de courant importantes, il augmente les chances de processus pour une application industrielle. Contrairement à d'autres procédés qui nécessitent des températures et des pressions élevées, le processus basé sur SPS a montré les meilleurs résultats à 25 degrés C et 40 psi.

L'équipe d'INL a déposé un brevet provisoire et discute de l'approche avec une entreprise de la région de Boston impliquée dans la recherche et le développement de technologies électrochimiques, a dit Lister.

« Il intègre deux domaines qui ont suivi des voies parallèles :la capture et la séquestration du carbone (CSC) et l'utilisation du CO2, " a déclaré Diaz Aldana. " Le problème avec le CSC a été sa faisabilité économique. Si vous pouvez obtenir une valeur supplémentaire du CO2 que vous capturez, c'est une autre histoire."