Une nouvelle classe de membranes autoformantes pour séparer le dioxyde de carbone d'un mélange de gaz a été développée par des chercheurs de l'Université de Newcastle.

Fonctionnant comme un filtre à café, il laisse passer des gaz inoffensifs, comme l'azote, sortir dans l'atmosphère, puis le dioxyde de carbone peut être traité.

L'équipe pense que le système peut être applicable pour une utilisation dans les processus de séparation du dioxyde de carbone, soit pour protéger l'environnement, soit en génie des réactions.

En faisant croître la partie coûteuse de la membrane - en argent - pendant le fonctionnement de la membrane, ils ont considérablement réduit la demande d'argent et le coût de la membrane.

L'ouvrage est publié dans Sciences de l'énergie et de l'environnement et le Dr Greg Mutch, Boursier NUAcT de l'École d'ingénierie, Université de Newcastle, UK explique, "Nous n'avons pas construit toute la membrane en argent, au lieu de cela, nous avons ajouté une petite quantité d'argent et l'avons fait croître dans la membrane en ajoutant la fonctionnalité que nous souhaitions.

"Le plus important, la performance de la membrane est au niveau requis pour être compétitive avec les procédés de capture du carbone existants - en fait, cela réduirait probablement la taille de l'équipement requis de manière significative et les coûts d'exploitation potentiellement inférieurs. »

Qu'est-ce que la capture du carbone et pourquoi est-elle nécessaire ?

Les émissions de dioxyde de carbone sont le principal moteur du changement climatique. Actuellement, notre climat est environ 1 °C plus chaud qu'à l'époque préindustrielle. Nous avons déjà émis suffisamment de dioxyde de carbone pour réchauffer la planète au-delà de 1,5°C (il y a un décalage entre les émissions et le réchauffement), et nous avons des accords internationaux en place pour garantir que nous ne dépassons pas 2 °C.

Un réchauffement au-delà de 2°C aura des conséquences désastreuses, y compris les impacts sur la santé humaine, disponibilité alimentaire, migration à grande échelle et notre environnement. Nous avons un besoin urgent de nouveaux matériaux et procédés qui réduisent la quantité de dioxyde de carbone que nous émettons dans l'atmosphère. Ces technologies sont appelées captage et stockage du carbone (CSC).

Bien que nous fassions de gros efforts avec les énergies renouvelables et les véhicules électriques, le monde est encore majoritairement alimenté par des combustibles fossiles et il est très peu probable que nous soyons en mesure de réduire cette contribution à temps pour limiter le réchauffement à moins de 2 °C.

En outre, grands exercices de modélisation tels que par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, ont montré à maintes reprises que le moyen le plus rentable de ralentir le réchauffement climatique implique toujours une quantité importante de CSC (dans le mélange avec, par exemple, les technologies d'énergie renouvelable).

La membrane autoformante

Dans une méthode jamais essayée auparavant et décrite dans le document de recherche, des supports d'oxyde d'aluminium sous forme de pastilles et de tubes ont été utilisés pour faire croître la membrane d'argent. De l'argent a été ajouté à la membrane, et les conditions rencontrées pendant le fonctionnement ont forcé l'argent à croître à l'intérieur de la membrane, conférant des performances supérieures.

Grâce à la tomodensitométrie à rayons X, l'équipe a pu regarder à l'intérieur de la membrane et confirmer que la perméation du CO 2 et O2 a stimulé l'auto-assemblage des dendrites d'argent.

Surtout, les performances de la membrane ont été démontrées par des mesures de perméation au niveau requis pour être compétitive avec les procédés de capture du carbone existants. La perméabilité de la membrane était d'un ordre de grandeur supérieure à celle requise, et le flux de CO 2 était le plus élevé rapporté pour cette classe de membrane.

Le Dr Mutch a ajouté :« Ces économies sont importantes :le coût de la capture du carbone est l'un des facteurs clés limitant l'adoption de la technologie. Il existe une métrique commune pour les performances de la membrane :la « limite supérieure ». mécanisme de transport, nous évitons les limitations de la plupart des matériaux membranaires et allons bien au-delà de la limite supérieure !

"Nous espérons que cette étude inspire de nouvelles façons de former des membranes, qui réduisent les coûts, ainsi que suscite l'intérêt pour cette nouvelle classe de membranes pour une application future afin de protéger notre environnement."