Si le CO 2 le contenu de l'atmosphère ne doit pas augmenter davantage, le dioxyde de carbone doit être converti en autre chose. Cependant, en tant que CO 2 est une molécule très stable, cela ne peut être fait qu'à l'aide de catalyseurs spéciaux. Le principal problème de ces catalyseurs a été jusqu'à présent leur manque de stabilité :au bout d'un certain temps, de nombreux matériaux perdent leurs propriétés catalytiques.

A la TU Vienne, des recherches sont menées sur une classe spéciale de minéraux :les pérovskites, qui ont jusqu'à présent été utilisés pour les cellules solaires, comme matériaux d'anode ou composants électroniques plutôt que pour leurs propriétés catalytiques. Aujourd'hui, les scientifiques de la TU Wien ont réussi à produire une pérovskite spéciale qui convient parfaitement comme catalyseur pour la conversion du CO 2 en d'autres substances utiles, comme les carburants synthétiques. Le nouveau catalyseur de pérovskite est très stable et également relativement bon marché, il conviendrait donc à un usage industriel.

Comment fermer le cycle du carbone

"Nous nous intéressons à ce qu'on appelle la réaction inverse de déplacement eau-gaz, " déclare le professeur Christoph Rameshan de l'Institut de chimie des matériaux de la TU Wien. " Dans ce processus, le dioxyde de carbone et l'hydrogène sont convertis en eau et en monoxyde de carbone. Vous pouvez ensuite traiter davantage le monoxyde de carbone, par exemple en méthanol, d'autres matériaux de base chimiques ou même en carburant.

Cette réaction n'est pas nouvelle, mais il n'a pas vraiment été mis en œuvre à l'échelle industrielle pour le CO 2 utilisation. Il se déroule à haute température, ce qui contribue au fait que les catalyseurs se décomposent rapidement. C'est un problème particulier lorsqu'il s'agit de matériaux coûteux, tels que ceux contenant des métaux rares.

Christoph Rameshan et son équipe ont étudié comment adapter un matériau de la classe des pérovskites spécifiquement pour cette réaction, et il a réussi :« Nous avons essayé quelques trucs et avons finalement trouvé une pérovskite en cobalt, fer à repasser, calcium et néodyme qui a d'excellentes propriétés, " dit Rameshan.

Atomes migrant à travers le cristal

En raison de sa structure cristalline, la pérovskite permet à certains atomes de migrer à travers elle. Par exemple, pendant la catalyse, les atomes de cobalt de l'intérieur du matériau se déplacent vers la surface et y forment de minuscules nanoparticules, qui sont alors particulièrement actifs chimiquement. À la fois, ce que l'on appelle des lacunes d'oxygène - des positions dans le cristal où un atome d'oxygène devrait réellement s'asseoir. C'est précisément à ces postes vacants que CO 2 les molécules peuvent particulièrement bien s'arrimer, pour être ensuite dissocié en oxygène et monoxyde de carbone.

« Nous avons pu montrer que notre pérovskite est nettement plus stable que les autres catalyseurs, " précise Christoph Rameshan. " Il a également l'avantage de pouvoir être régénéré :si son activité catalytique diminue au bout d'un certain temps, vous pouvez simplement le restaurer à son état d'origine à l'aide d'oxygène et continuer à l'utiliser."

Les premières évaluations montrent que le catalyseur est également économiquement prometteur. "C'est plus cher que les autres catalyseurs, mais seulement d'un facteur trois environ, et il est beaucoup plus durable, " dit Rameshan. " Nous aimerions maintenant essayer de remplacer le néodyme par autre chose, ce qui pourrait réduire encore plus le coût."

L'usine industrielle avec production de carburant intégrée

Théoriquement, vous pourriez utiliser de telles technologies pour obtenir du CO 2 hors de l'atmosphère, mais pour ce faire, vous devez d'abord concentrer le dioxyde de carbone, et cela nécessite une quantité considérable d'énergie. Il est donc plus efficace de convertir d'abord le CO 2 où il est produit en grande quantité, comme dans les installations industrielles. « Vous pourriez simplement ajouter un réacteur supplémentaire aux centrales existantes qui émettent actuellement beaucoup de CO 2 , dans lequel le CO 2 est d'abord converti en CO puis traité ultérieurement, " dit Christoph Rameshan. Au lieu de nuire au climat, une telle installation industrielle générerait alors des bénéfices supplémentaires.