Une équipe de chercheurs dirigée par Meenesh Singh de l'Université de l'Illinois à Chicago a découvert un moyen de convertir 100 % du dioxyde de carbone capturé par les gaz d'échappement industriels en éthylène, un élément clé des produits en plastique.

Leurs découvertes sont publiées dans Cell Reports Physical Science .

Alors que les chercheurs explorent la possibilité de convertir le dioxyde de carbone en éthylène depuis plus d'une décennie, l'approche de l'équipe de l'UIC est la première à atteindre une utilisation de près de 100 % du dioxyde de carbone pour produire des hydrocarbures. Leur système utilise l'électrolyse pour transformer le gaz carbonique capturé en éthylène de haute pureté, avec d'autres combustibles à base de carbone et de l'oxygène comme sous-produits.

Le processus peut convertir jusqu'à 6 tonnes métriques de dioxyde de carbone en 1 tonne métrique d'éthylène, recyclant presque tout le dioxyde de carbone capturé. Étant donné que le système fonctionne à l'électricité, l'utilisation d'énergies renouvelables peut rendre le processus négatif en carbone.

Selon Singh, l'approche de son équipe dépasse l'objectif de zéro carbone net des autres technologies de capture et de conversion du carbone en réduisant réellement la production totale de dioxyde de carbone de l'industrie. "C'est un net négatif", a-t-il déclaré. "Pour chaque tonne d'éthylène produite, vous prenez 6 tonnes de CO₂ provenant de sources ponctuelles qui, autrement, seraient rejetées dans l'atmosphère."

Les tentatives précédentes de conversion du dioxyde de carbone en éthylène reposaient sur des réacteurs qui produisent de l'éthylène dans le courant d'émission de dioxyde de carbone source. Dans ces cas, aussi peu que 10 % de CO₂ les émissions se convertissent généralement en éthylène. L'éthylène doit ensuite être séparé du dioxyde de carbone dans un processus énergivore impliquant souvent des combustibles fossiles.

Dans l'approche de l'UIC, un courant électrique traverse une cellule, dont la moitié est remplie de dioxyde de carbone capturé, l'autre moitié d'une solution à base d'eau. Un catalyseur électrifié attire les atomes d'hydrogène chargés des molécules d'eau dans l'autre moitié de l'unité séparée par une membrane, où ils se combinent avec les atomes de carbone chargés des molécules de dioxyde de carbone pour former de l'éthylène.

Parmi les produits chimiques manufacturés dans le monde, l'éthylène se classe au troisième rang des émissions de carbone après l'ammoniac et le ciment. L'éthylène est utilisé non seulement pour créer des produits en plastique pour les industries de l'emballage, de l'agriculture et de l'automobile, mais également pour produire des produits chimiques utilisés dans l'antigel, les stérilisateurs médicaux et les revêtements en vinyle pour les maisons.

L'éthylène est généralement fabriqué dans un processus appelé vapocraquage qui nécessite d'énormes quantités de chaleur. Le craquage génère environ 1,5 tonne métrique d'émissions de carbone par tonne d'éthylène créée. En moyenne, les fabricants produisent environ 160 millions de tonnes d'éthylène chaque année, ce qui entraîne plus de 260 millions de tonnes d'émissions de dioxyde de carbone dans le monde.

En plus de l'éthylène, les scientifiques de l'UIC ont pu produire d'autres produits riches en carbone utiles à l'industrie grâce à leur approche d'électrolyse. Ils ont également atteint une efficacité de conversion de l'énergie solaire très élevée, convertissant 10 % de l'énergie des panneaux solaires directement en production de produits carbonés. C'est bien au-dessus de la norme de pointe de 2 %. Pour tout l'éthylène qu'ils produisaient, le rendement de conversion de l'énergie solaire était d'environ 4 %, soit à peu près le même taux que la photosynthèse. + Explorer plus loin

Le processus de conversion transforme le dioxyde de carbone en argent