Il est maintenant bien connu que le dioxyde de carbone est le plus grand contributeur au changement climatique et provient principalement de la combustion de combustibles fossiles. Bien qu'il y ait des efforts en cours dans le monde pour mettre fin à notre dépendance aux combustibles fossiles comme sources d'énergie, la promesse de l'énergie verte réside encore dans l'avenir. Peut-on faire quelque chose entre-temps pour réduire les concentrations de CO 2 dans l'atmosphère ?

Ce serait, En réalité, être génial si le CO 2 dans l'atmosphère pourrait simplement être adsorbé. Il s'avère que, c'est exactement ce que la capture directe d'air (DAC), ou la capture de CO 2 dans les conditions ambiantes, vise à faire. Cependant, pas de tel matériau avec la capacité d'adsorber le CO 2 efficace dans les conditions du CAD a été développé jusqu'à présent. « Il est bien connu que le CO 2 est de nature acide. Par conséquent, les matériaux de nature basique sont généralement utilisés comme adsorbants pour le CO 2 . Cependant, qui conduit souvent à la corrosion du système et n'est pas non plus adapté au recyclage du CO adsorbé 2 , " explique le professeur Yasushige Kuroda de l'université d'Okayama, Japon, qui mène des recherches sur la chimie des surfaces.

Dans ce contexte, dans une étude récente publiée dans le Journal de la chimie des matériaux A , des scientifiques de l'Université d'Okayama et du Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI) dirigés par le professeur Kuroda ont exploré les propriétés d'adsorption d'un matériau qui est jusqu'à présent resté un « outsider » :les zéolites (minéraux contenant principalement des oxydes d'aluminium et de silicium). "Les matériaux de zéolite ont reçu peu d'attention en tant qu'adsorbants en raison de leur faible teneur en CO 2 capacité d'adsorption à température ambiante et dans la zone d'adsorption à basse pression, ainsi que leur faible sélectivité vis-à-vis de l'azote, " dit le professeur Kuroda.

Dans leur étude, Le professeur Kuroda et son équipe ont conçu une méthode d'échange d'ions de zéolite avec des ions alcalino-terreux et ont atteint un taux de CO remarquablement élevé. 2 adsorption dans les conditions ambiantes. L'équipe a spécifiquement choisi une zéolithe de type A (rapport silicium/aluminium de 1) en raison de sa taille de pores appropriée pour adsorber le CO 2 , tandis que l'échange d'ions alcalino-terreux a conféré une grande intensité de champ électrique qui, soi-disant, a joué un rôle moteur dans l'adsorption. Les scientifiques ont choisi un ion calcium doublement chargé (Ca ²⁺ ) comme ion d'échange car il permettait la plus grande quantité d'adsorption. En réalité, le volume adsorbé noté était la plus grande quantité de CO 2 avoir déjà été adsorbé par un système zéolitique, surpassant celui d'autres matériaux dans des conditions similaires !

Pour étudier le mécanisme d'adsorption sous-jacent, les scientifiques ont effectué des mesures dans l'infrarouge lointain (IR lointain) et les ont appuyées sur des calculs de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT). Les spectres IR lointain, qui a détecté les modes vibrationnels dus à Ca ²⁺ -vibrations zéolithiques, a montré un net décalage vers des longueurs d'onde plus longues à la suite du CO 2 adsorption, une caractéristique que les scientifiques n'ont pas pu reconnaître dans d'autres échantillons, par exemple. Zéolite de type A à échange d'ions Na. Ils ont en outre vérifié leur observation avec un modèle qui a montré un bon accord avec les calculs DFT.

De plus, les scientifiques ont pu désorber complètement le CO adsorbé 2 et récupérer l'échantillon d'origine et ses propriétés d'adsorption spécifiques. En outre, l'échantillon a montré une adsorption sélective supérieure du CO 2 d'autres gaz après que les scientifiques ont examiné la séparation du CO 2 en utilisant un gaz modèle qui a émulé l'air ambiant dans sa composition.

Les résultats mettent ainsi les zéolites au premier plan en tant qu'adsorbant efficace du CO 2 dans les conditions ambiantes, un exploit que l'on croyait irréalisable avec ces systèmes. "Notre travail peut ouvrir des portes à des applications potentiellement nouvelles des zéolites, comme dans le nettoyage de l'air à l'intérieur d'espaces semi-fermés, y compris les navettes spatiales, sous-marins, et salles de concert, et comme matériau adsorbant dans le processus anesthésique, " spécule le Pr Kuroda.

Une chose est sûre, cependant :les chimistes ne regarderont plus jamais la zéolite de la même manière.