Les industries lourdes telles que l'aviation et la fabrication chimique contribuent à environ 20 % des émissions globales de gaz à effet de serre des États-Unis et continueront de dépendre des combustibles fossiles.
Alors que les scientifiques étudient continuellement les moyens de réduire l'utilisation des combustibles fossiles dans ces secteurs, Oana Luca, professeur adjoint au Département de chimie de l'Université du Colorado à Boulder, explore des technologies telles que le recyclage et le captage du carbone pour empêcher le carbone de se retrouver dans l'environnement. /P>
Luca et ses collaborateurs ont récemment publié un rapport sur la réduction des émissions de carbone grâce au recyclage du carbone dans ces industries difficiles à électrifier. La feuille de route est parue le 1er mai dans la revue Nature Reviews Chemistry. .
"Nous produisons beaucoup de nouveaux matériaux pour soutenir notre vie moderne, mais la plupart d'entre eux finissent dans les décharges. Nous devons réinventer les façons de récupérer et de réutiliser ces matériaux afin que chaque atome de carbone puisse être utilisé plusieurs fois", a déclaré Luca.
Luca, qui est également membre du Renewable &Sustainable Energy Institute, donne son point de vue sur la décarbonisation, ses recherches sur le recyclage du plastique et l'importance de fermer le cycle du carbone.
L’abandon des combustibles fossiles est généralement difficile en raison de pratiques bien ancrées. Il faut beaucoup de temps et d’efforts pour développer des technologies capables d’utiliser des carburants alternatifs, comme l’énergie solaire ou éolienne, aussi efficacement que les méthodes actuelles. Par exemple, les véhicules électriques utilisent un moteur électrique au lieu du moteur conventionnel des véhicules à essence. L'obstacle à l'adoption est donc assez élevé.
En général, l’électrification est le processus de transition des combustibles fossiles vers des sources d’énergie alternatives. Le recyclage peut convertir les déchets plastiques en carburants, qui peuvent être utilisés pour alimenter d'autres choses et empêcher le carbone de pénétrer dans l'atmosphère.
Malgré les vastes programmes de recyclage du plastique mis en œuvre dans tout le pays, une grande partie des déchets plastiques finissent toujours dans les décharges. Cela est dû en grande partie au fait que nous ne disposons pas de la technologie nécessaire pour recycler efficacement les plastiques. Nous produisons à grande échelle ces matériaux aux propriétés exceptionnelles, mais le rythme du recyclage ne suit pas.
Imaginez un T-shirt typique, comme celui que vous, moi et la plupart des gens possédons probablement. Il est probablement fait de nylon, qui est un type de polymère. La chemise a subi un long processus de production au cours duquel de petits produits chimiques moléculaires sont combinés pour en former de plus gros, qui sont ensuite assemblés en fibres. Les fibres sont tissées en tissus et finalement transformées en T-shirt.
Lorsque nous en avons assez de la chemise ou qu'elle est usée, soit nous la jetons à la poubelle, soit nous la donnons. Mais en fin de compte, la chemise finira dans une décharge.
Et s'il était possible d'apporter la chemise à une installation pour récupérer les matériaux à base de carbone dont elle est fabriquée et les utiliser pour fabriquer une nouvelle chemise ? Voici à quoi ressemble un modèle circulaire. Dans ce modèle, le carbone présent dans le t-shirt ne se retrouve pas seulement dans l'environnement mais est plutôt recyclé.
La méthode la plus courante pour recycler les matières organiques, y compris les plastiques, est appelée recyclage mécanique. Pour recycler une bouteille d'eau en plastique, la bouteille est chauffée, fondue puis poussée dans des moules pour fabriquer des tuyaux ou des feuilles. Ces produits sont de moindre qualité et ne sont plus recyclables. Ainsi, même dans le meilleur des cas, lorsque votre bouteille est effectivement recyclée, le plastique ne peut être réutilisé qu’une seule fois. Cela ressemble plus à du downcycling qu'à du recyclage.
Une autre méthode de recyclage consiste à brûler les plastiques et à utiliser l’énergie de la combustion comme énergie. Mais au cours de ce processus, vous produisez de grandes quantités de dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre.
Ici, dans mon laboratoire, nous utilisons l'électricité pour décomposer les plastiques en éléments de base moléculaires sans modifier leurs propriétés ni libérer de dioxyde de carbone. Cela nous permet de commencer à réfléchir à la manière de reconstituer les bouteilles d'eau ou les T-shirts avec ces matières premières moléculaires.
Nous devons réinventer la façon dont nous consommons, conservons et réutilisons les matériaux qui nous entourent. Nous devons être responsables de la destination des matériaux.
Nous espérons également encourager les scientifiques, les ingénieurs, les économistes et les spécialistes des sciences sociales à travailler ensemble et à trouver de nouvelles idées pour boucler le cycle du carbone. Il faudra tout un village pour permettre à certaines de ces technologies dont nous avons parlé de se développer et de s'intégrer dans une économie circulaire.
Je suis vraiment ravi de vous annoncer que nous venons de recevoir une subvention de CU pour travailler sur un projet appelé Polymers for a Sustainable Earth (POSE). Dirigé par Wei Zhang, directeur du département de chimie de CU Boulder, j'espère résoudre le problème du plastique avec des professeurs de six départements de CU Boulder et le Laboratoire national des énergies renouvelables.
Mon groupe se concentrera sur la manière de rendre le recyclage plus efficace, tandis que d'autres groupes travailleront sur la refonte des plastiques en gardant à l'esprit le recyclage et la réutilisation.
Plus d'informations : Wendy J. Shaw et al, Une perspective américaine sur la fermeture du cycle du carbone pour défossiliser les segments difficiles à électrifier de notre économie, Nature Reviews Chemistry (2024). DOI :10.1038/s41570-024-00587-1
Fourni par l'Université du Colorado à Boulder
