Les milliers de tonnes métriques de dioxyde de carbone (CO2) émis par les centrales électriques chaque année n'ont pas besoin d'être rejetées dans l'atmosphère. Les chercheurs ont bon espoir qu'au cours de la prochaine décennie, nous serons en mesure de capturer à moindre coût les déchets de CO2 et de les convertir en molécules utiles pour la matière première, biocarburants, médicaments, ou des carburants renouvelables. Le 29 mars dans le journal Joule , une équipe de scientifiques canadiens et américains décrit leur vision de ce que nous devrions faire avec du CO2 et comment nous pouvons le faire.

"Semblable à la façon dont une plante absorbe le dioxyde de carbone, lumière du soleil, et de l'eau pour se fabriquer des sucres, nous sommes intéressés par l'utilisation de la technologie pour extraire l'énergie du soleil ou d'autres sources renouvelables pour convertir le CO2 en petites molécules élémentaires qui peuvent ensuite être améliorées à l'aide de moyens chimiques traditionnels à des fins commerciales, " dit Phil De Luna, un doctorant en science des matériaux. "Nous nous inspirons de la nature et le faisons plus rapidement et plus efficacement."

De Luna est le premier auteur de l'article avec le boursier postdoctoral Oleksandr Bushuyev, tous deux sont membres du Edward Sargent Lab de l'Université de Toronto. Sergent, l'auteur principal, est professeur au Département de génie électrique et informatique.

Leur analyse a identifié une série de petites molécules possibles qui ont un sens économique et pourraient être fabriquées en convertissant le CO2 capturé. Pour les besoins de stockage d'énergie, hydrogène, méthane, et l'éthane pourrait être utilisé dans les biocarburants. En outre, l'éthylène et l'éthanol pourraient servir de blocs de construction pour une gamme de biens de consommation, et l'acide formique dérivé du CO2 pourrait être utilisé par l'industrie pharmaceutique ou comme combustible dans les piles à combustible.

Alors que les technologies actuelles permettant de capter les déchets de CO2 en sont encore à leurs balbutiements, avec de nouvelles start-up développant actuellement des stratégies d'utilisation commerciale, les chercheurs envisagent que les décennies à venir apporteront des améliorations majeures pour faire du captage et de la conversion du CO2 une réalité. D'ici 5 à 10 ans, l'électrocatalyse, qui stimule les réactions chimiques par l'électricité, pourrait être une voie dans ce processus. Et 50 ans ou plus sur toute la ligne, les machines moléculaires ou la nanotechnologie pourraient conduire à la conversion.

"C'est encore une technologie d'avenir, " dit Bushuyev, "mais c'est théoriquement possible et faisable, et nous sommes enthousiasmés par sa mise à l'échelle et sa mise en œuvre. Si nous continuons à y travailler, c'est une question de temps avant que nous ayons des centrales électriques émettant du CO2, capturé, et converti."

Les auteurs sont conscients des limites de la capture et de la conversion du carbone. D'abord, il a été critiqué pour ne pas être économiquement faisable, notamment en raison du coût de l'électricité nécessaire à ces réactions chimiques, mais cela diminuera probablement à mesure que les énergies renouvelables se généraliseront au fil du temps. Seconde, il y a peu d'usines à forte empreinte carbone qui émettent du CO2 pur, ce qui est nécessaire pour la conversion, mais la technologie qui pourrait aider à résoudre ce problème est en cours de développement.

« La motivation pour écrire cet article est que nous voulions savoir clairement si cela pouvait être économiquement viable, et si cela vaut la peine d'y investir, " dit De Luna. "Cet article décrit une voie pour ce que nous pouvons faire avec la conversion du dioxyde de carbone dans les décennies à venir."

De nombreuses idées pour l'analyse ont été développées en collaboration avec Ling Tao, Geneviève Saur, et Jao van de Lagemaat au US National Renewable Energy Laboratory.