C'est le cas de l'acétylène (C₂ H₂ ), un hydrocarbure essentiel aux applications multiples. Ce gaz hautement inflammable est utilisé pour le soudage, le découpage industriel, le durcissement des métaux, les traitements thermiques et d'autres procédés industriels. De plus, c’est un précurseur important dans la production de résines synthétiques et de plastiques, dont le PVC. Depuis la production de C₂ H₂ nécessite des combustibles fossiles comme matière première, une voie de synthèse plus respectueuse de l'environnement est nécessaire de toute urgence.

Dans ce contexte, une équipe de recherche basée sur une collaboration entre le monde universitaire et l'industrie entre l'Université de Doshisha et Daikin Industries, Ltd., au Japon, a développé une nouvelle stratégie prometteuse pour produire du C₂. H₂ en utilisant du dioxyde de carbone (CO₂ ) et de l'eau (H₂ O) comme matières premières.

Leur dernière étude, à laquelle participait le professeur adjoint Yuta Suzuki du Harris Science Research Institute et le professeur Takuya Goto du département des sciences de l'environnement et de modélisation mathématique de l'école supérieure des sciences et de l'ingénierie, tous deux de l'université de Doshisha, et Tomohiro Isogai du centre de technologie et d'innovation. chez Daikin Industries Ltd., est publié dans ACS Sustainable Chemistry &Engineering .

L'approche proposée est basée sur la conversion électrochimique et chimique du CO₂ en C₂ H₂ en utilisant des sels fondus à haute température, à savoir des chlorures fondus. L'un des aspects clés du processus est qu'il exploite les carbures métalliques, qui sont des solides composés d'atomes de carbone et d'atomes métalliques, comme point pivot de la conversion.

"Dans notre stratégie, le CO₂ est d'abord converti en carbures métalliques tels que CaC₂ et Li₂ C₂ , qui se déposent sur l'une des électrodes", explique le Dr Suzuki. "Ensuite, ces carbures métalliques réagissent avec H₂ O, générant C₂ H₂ gaz."

Pour obtenir une efficacité énergétique plus élevée avec cette méthode, l’équipe a dû tester diverses configurations, notamment différents matériaux d’électrode et compositions de sels fondus. Après une série d'expériences complètes, notamment la voltamétrie cyclique, l'analyse de la cristallinité du carbone et la diffraction des rayons X, ils ont déterminé qu'un NaCl−KCl−CaCl₂ −CaO fondu saturé de CaCl₂ supplémentaire dans un CO₂ L'atmosphère a donné les meilleurs résultats. Cette fusion particulière a conduit à la formation sélective de CaC₂ autour de la cathode, qui a obtenu de meilleurs résultats que les matières fondues incluant le lithium.

Cette stratégie innovante offre des avantages importants par rapport aux voies de synthèse conventionnelles du C₂ H₂ . Premièrement, les électrodes peuvent être réutilisées après un simple traitement de reconditionnement puisque la réaction souhaitée se produit sur les carbures métalliques déposés plutôt que directement sur les surfaces des électrodes. Un autre avantage, et peut-être le plus notable, est l'utilisation directe du CO₂ comme matière première pour produire un produit chimique industriellement utile et précieux.

"L'approche proposée représente une technologie prometteuse pour réaliser un cycle durable des ressources et de l'énergie sans dépendre des combustibles fossiles", déclare le professeur Goto. "À l'avenir, cette même technique pourrait être utilisée comme technologie à émissions négatives de carbone en extrayant le dioxyde de carbone de l'air et en l'utilisant comme matière première, notamment en combinaison avec des processus de capture directe de l'air."

Avec un peu de chance, des recherches plus approfondies sur cette méthode passionnante mèneront à des moyens à la fois économiquement et écologiquement viables de produire d'importantes résines et produits chimiques à partir du CO₂. , ouvrant la voie à des sociétés durables. En fin de compte, ces efforts nous permettraient de vivre en harmonie avec l'environnement tout en conservant bon nombre des aspects positifs de notre mode de vie moderne.