Dioxyde de carbone atmosphérique (CO 2 ) est un facteur majeur du réchauffement climatique, mais ce gaz pourrait aussi servir de ressource précieuse. Les chercheurs de KAUST ont développé un catalyseur efficace qui utilise l'énergie lumineuse pour convertir le CO 2 et de l'hydrogène en méthane (CH4). Cela contrecarre la libération de CO 2 lorsque le méthane est brûlé comme combustible.

De nombreux chercheurs dans le monde explorent des moyens de convertir le CO 2 en produits chimiques à base de carbone utiles, mais leurs efforts ont été limités par de faibles rendements qui restreignent le potentiel d'application à grande échelle.

"Notre approche est basée sur la combinaison synergique de la lumière et de la chaleur, connu sous le nom d'effet photothermique, " explique le post-doctorant Diego Mateo. Il explique que la chaleur est générée par l'interaction de la lumière avec le catalyseur, les deux formes d'énergie proviennent donc de la lumière absorbée.

Certaines autres approches industrielles nécessitent un chauffage à partir de sources externes pour atteindre des températures pouvant atteindre 500 degrés Celsius. La recherche KAUST démontre que la réaction peut être obtenue en utilisant uniquement l'effet photothermique de la lumière du jour.

Le catalyseur est construit à partir de nanoparticules de nickel sur une couche de titanate de baryum. Il capture la lumière d'une manière qui propulse les électrons dans des états de haute énergie, connu sous le nom d'« électrons chauds ». Ces électrons initient alors la réaction chimique qui envoie du CO 2 de nouveau dans le méthane. Dans des conditions optimales, le catalyseur génère du méthane avec près de 100 % de sélectivité et avec une efficacité impressionnante.

Un avantage majeur est la large gamme du spectre de la lumière exploitée, y compris toutes les longueurs d'onde visibles, en plus des rayons ultraviolets auxquels de nombreux catalyseurs sont limités. Ceci est extrêmement important puisque la lumière ultraviolette ne représente que 4 à 5 % de l'énergie disponible dans la lumière du soleil.

"Nous croyons fermement que notre stratégie, en combinaison avec d'autres CO existants 2 techniques de capture, pourrait être un moyen durable de convertir ce gaz à effet de serre nocif en carburant précieux, " dit Mateo.

Tous les carburants fabriqués à partir de CO 2 libéreraient encore ce gaz lorsqu'ils sont brûlés, mais le CO 2 pourrait être recyclé à plusieurs reprises de l'atmosphère en carburant et vice-versa, plutôt que d'être continuellement libérés par la combustion de combustibles fossiles.

Les chercheurs cherchent également à élargir les applications de leur approche. « Une stratégie pour nos recherches futures consiste à nous orienter vers la production d'autres produits chimiques précieux, comme le méthanol, " dit Jorge Gascon, qui a dirigé l'équipe de recherche. Les chercheurs voient également le potentiel d'utiliser l'énergie lumineuse pour alimenter la production de produits chimiques qui ne contiennent pas de carbone, comme l'ammoniac (NH 3 ).