Les ingénieurs chimistes de l'UNSW Sydney ont développé une nouvelle technologie qui aide à convertir les émissions nocives de dioxyde de carbone en éléments de base chimiques pour fabriquer des produits industriels utiles comme le carburant et les plastiques.

Et s'il est validé en milieu industriel et adopté à grande échelle, le processus pourrait donner au monde un répit dans sa transition vers une économie verte.

Dans un article publié aujourd'hui dans la revue Matériaux énergétiques avancés , Le Dr Rahman Daiyan et le Dr Emma Lovell de l'École de génie chimique de l'UNSW détaillent un moyen de créer des nanoparticules qui favorisent la conversion des déchets de dioxyde de carbone en composants industriels utiles.

Flamme nue

Les chercheurs, qui ont effectué leurs travaux dans le laboratoire de recherche sur les particules et la catalyse dirigé par le professeur Scientia Rose Amal, montrent qu'en fabriquant de l'oxyde de zinc à très haute température à l'aide d'une technique appelée pyrolyse par projection à la flamme (FSP), ils peuvent créer des nanoparticules qui agissent comme catalyseur pour transformer le dioxyde de carbone en « gaz de synthèse », un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone utilisé dans la fabrication de produits industriels. Les chercheurs disent que cette méthode est moins chère et plus adaptable aux exigences de l'industrie lourde que ce qui est disponible aujourd'hui.

"Nous avons utilisé une flamme nue, qui brûle à 2000 degrés, pour créer des nanoparticules d'oxyde de zinc qui peuvent ensuite être utilisées pour convertir le CO 2 , utilisant l'électricité, en gaz de synthèse, " dit le Dr Lovell.

"Le gaz de synthèse est souvent considéré comme l'équivalent chimique de Lego parce que les deux éléments constitutifs - l'hydrogène et le monoxyde de carbone - peuvent être utilisés dans des proportions différentes pour fabriquer des choses comme le diesel synthétique, méthanol, alcool ou plastiques, qui sont des précurseurs industriels très importants.

"Donc, essentiellement, ce que nous faisons, c'est convertir le CO 2 en ces précurseurs qui peuvent être utilisés pour fabriquer tous ces produits chimiques industriels vitaux. »

Fermer la boucle

En milieu industriel, un électrolyseur contenant les particules d'oxyde de zinc produites par FSP pourrait être utilisé pour convertir les déchets de CO 2 en permutations utiles de gaz de synthèse, dit le Dr Daiyan.

"Déchets de CO 2 de dire, une centrale électrique ou une cimenterie, peut être passé à travers cet électrolyseur, et à l'intérieur, nous avons notre matériau d'oxyde de zinc pulvérisé à la flamme sous la forme d'une électrode. Quand on passe les déchets CO 2 dans, il est traité à l'aide d'électricité et est libéré d'une sortie sous forme de gaz de synthèse dans un mélange de CO et d'hydrogène, " il dit.

Les chercheurs disent en effet, ils bouclent la boucle du carbone dans les processus industriels qui créent des gaz à effet de serre nocifs. Et en apportant de petits ajustements à la façon dont les nanoparticules sont brûlées par la technique FSP, ils peuvent déterminer le mélange éventuel des éléments constitutifs du gaz de synthèse produits par la conversion du dioxyde de carbone.

« Pour le moment, vous produisez du gaz de synthèse en utilisant du gaz naturel, donc à partir de combustibles fossiles, " dit le Dr Daiyan. " Mais nous utilisons des déchets de dioxyde de carbone, puis nous le convertissons en gaz de synthèse dans un rapport dépendant de l'industrie dans laquelle vous souhaitez l'utiliser. "

Par exemple, un rapport de un à un entre le monoxyde de carbone et l'hydrogène se prête au gaz de synthèse qui peut être utilisé comme carburant. Mais un rapport de quatre parties de monoxyde de carbone et une partie d'hydrogène convient à la création de plastiques, dit le Dr Daiyan.

Pas cher et accessible

En choisissant l'oxyde de zinc comme catalyseur, les chercheurs ont veillé à ce que leur solution reste une alternative moins chère à ce qui a été tenté précédemment dans cet espace.

"Les tentatives passées ont utilisé des matériaux coûteux tels que le palladium, mais c'est le premier cas où un matériau très bon marché et abondant, extrait localement en Australie, a été appliqué avec succès au problème de la conversion des déchets en dioxyde de carbone, " dit le Dr Daiyan.

Le Dr Lovell ajoute que ce qui rend également cette méthode attrayante, c'est l'utilisation du système de flamme FSP pour créer et contrôler ces matériaux précieux.

"Cela signifie qu'il peut être utilisé industriellement, il peut être mis à l'échelle, c'est super rapide pour faire les matériaux et très efficace, " elle dit.

« Nous n'avons pas à nous soucier des techniques de synthèse compliquées qui utilisent des métaux et des précurseurs très coûteux. Nous pouvons le brûler et en 10 minutes, ces particules sont prêtes à fonctionner. nous pouvons contrôler ces ratios de blocs de construction de gaz de synthèse souhaités."

Mise à l'échelle

Alors que le duo a déjà construit un électrolyseur qui a été testé avec des déchets CO 2 gaz contenant des contaminants, faire évoluer la technologie jusqu'au point où elle pourrait convertir tous les déchets de dioxyde de carbone émis par une centrale électrique est encore un chemin à parcourir.

"L'idée est que nous pouvons prendre une source ponctuelle de CO 2 , comme une centrale électrique au charbon, une centrale à gaz, ou même une mine de gaz naturel où vous libérez une énorme quantité de CO pur 2 et nous pouvons essentiellement moderniser cette technologie à l'arrière de ces usines. Ensuite, vous pourriez capturer le CO produit 2 et le convertir en quelque chose qui est extrêmement précieux pour l'industrie, " dit le Dr Lovell.

Le prochain projet du groupe sera de tester leurs nanomatériaux dans un environnement de gaz de combustion pour s'assurer qu'ils sont tolérants aux conditions difficiles et aux autres produits chimiques trouvés dans les gaz résiduaires industriels.