Des scientifiques de l'ETH Zurich et de la société pétrolière et gazière Total ont développé un nouveau catalyseur qui convertit le CO 2 et de l'hydrogène en méthanol. Offrant un potentiel de marché réaliste, la technologie ouvre la voie à la production durable de carburants et de produits chimiques.

L'économie mondiale repose toujours sur les sources de carbone fossiles du pétrole, gaz naturel et charbon, pas seulement pour produire du carburant, mais aussi comme matière première utilisée par l'industrie chimique pour fabriquer des plastiques et d'innombrables autres composés chimiques. Bien que des efforts aient été déployés depuis un certain temps pour trouver des moyens de fabriquer des carburants liquides et des produits chimiques à partir d'alternatives, ressources durables, ceux-ci n'ont pas encore progressé au-delà des applications de niche.

Les scientifiques de l'ETH Zurich se sont maintenant associés à la société pétrolière et gazière française Total pour développer une nouvelle technologie qui convertit efficacement le CO 2 et de l'hydrogène directement dans le méthanol. Le méthanol est considéré comme une marchandise ou un produit chimique en vrac. Il est possible de le transformer en carburants et en une grande variété de produits chimiques, y compris celles qui reposent aujourd'hui principalement sur les ressources fossiles. De plus, le méthanol lui-même a le potentiel d'être utilisé comme propulseur, dans les piles à combustible au méthanol, par exemple.

Nanotechnologie

Le cœur de la nouvelle approche est un catalyseur chimique à base d'oxyde d'indium, qui a été développé par Javier Pérez-Ramírez, Professeur d'ingénierie de la catalyse à l'ETH Zurich, et son équipe. Il y a quelques années à peine, l'équipe a démontré avec succès dans des expériences que l'oxyde d'indium était capable de catalyser la réaction chimique nécessaire. Même à l'époque, il était encourageant de constater que cela ne générait pratiquement que du méthanol et presque aucun sous-produit autre que l'eau. Le catalyseur s'est également avéré très stable. Cependant, l'oxyde d'indium n'était pas suffisamment actif comme catalyseur; les grandes quantités nécessaires l'empêchent d'être une option commercialement viable.

L'équipe de scientifiques a maintenant réussi à augmenter l'activité du catalyseur de manière significative, sans affecter sa sélectivité ou sa stabilité. Ils y sont parvenus en traitant l'oxyde d'indium avec une petite quantité de palladium. "Plus précisement, nous insérons des atomes de palladium simples dans la structure de réseau cristallin de l'oxyde d'indium, qui ancrent d'autres atomes de palladium à sa surface, générer de minuscules clusters essentiels à des performances remarquables, " explique Cécilia Mondelli, un conférencier dans le groupe de Pérez-Ramírez. Pérez-Ramírez souligne que, à l'aide de méthodes analytiques et théoriques avancées, la catalyse peut désormais être considérée comme une nanotechnologie, et en fait, le projet montre clairement que c'est le cas.

Le cycle fermé du carbone

"De nos jours, la dérivation du méthanol à l'échelle industrielle se fait exclusivement à partir de combustibles fossiles, avec une empreinte carbone proportionnellement élevée, " dit Pérez-Ramírez. "Notre technologie utilise du CO 2 pour produire du méthanol. » Ce CO 2 peuvent être extraits de l'atmosphère ou, plus simplement et plus efficacement, des gaz d'échappement des centrales à combustion. Même si les carburants sont synthétisés à partir du méthanol et ensuite brûlés, le CO 2 est recyclé et ainsi le cycle du carbone est fermé.

Produire la deuxième matière première, hydrogène, nécessite de l'électricité. Cependant, les scientifiques précisent que si cette électricité provient de sources renouvelables comme le vent, énergie solaire ou hydraulique, il peut être utilisé pour fabriquer du méthanol durable et donc des produits chimiques et des carburants durables.

Par rapport aux autres méthodes actuellement appliquées pour produire des carburants verts, Pérez-Ramírez continue, cette technologie a le grand avantage d'être presque prête pour le marché. L'ETH Zurich et Total ont déposé conjointement un brevet pour la technologie. Total prévoit désormais d'étendre l'approche et éventuellement de mettre en œuvre la technologie dans une unité de démonstration au cours des prochaines années.