Il ne fait aucun doute que le changement climatique est un problème très grave (et qui s'aggrave). Selon un récent rapport du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), même si tous les pays industrialisés du monde devenaient neutres en carbone du jour au lendemain, le problème continuerait de s'aggraver. Bref, il ne suffit pas d'arrêter de pomper des mégatonnes de CO2 dans l'atmosphère; nous devons également commencer à supprimer ce que nous y avons déjà ajouté.
C'est là que la technique connue sous le nom de capture du carbone (ou élimination du carbone) entre en jeu. S'inspirant de la nature, une équipe internationale de chercheurs de l'Université de Waterloo, en Ontario, a créé une «feuille artificielle» qui imite les capacités d'épuration du carbone de la vraie chose. Mais plutôt que de transformer le CO atmosphérique2 en une source de carburant pour elle-même, la feuille le convertit en un carburant alternatif utile.
Les recherches de l'équipe ont été décrites dans un article paru récemment dans la revue Nature Energy. L'équipe était dirigée par Yimin A. Wu, chercheur au Center for Nanoscale Materials au Argonne National Laboratory (ANL) dans l'Illinois et professeur d'ingénierie au Waterloo Institute for Nanotechnology (WIN). Il a été rejoint par des chercheurs des deux institutions, ainsi que de la California State University (Northridge) et de la City University de Hong Kong.
Dans la nature, les plantes vertes convertissent le CO atmosphérique2 et de l'eau en glucose et en oxygène par le processus de photosynthèse. Ceci est rendu possible grâce au pigment chlorophylle, qui absorbe la lumière du soleil en plusieurs longueurs d'onde (violet-bleu et orange-rouge) pour alimenter les réactions chimiques. Le glucose est ensuite utilisé par les plantes comme source de carburant, tandis que l'oxygène gazeux est libéré.
Comme Wu l'a expliqué, lui et son équipe ont utilisé la même idée pour concevoir leur feuille artificielle, qui repose sur un processus très similaire mais produit des produits finaux différents. "Nous l'appelons une feuille artificielle car elle imite les vraies feuilles et le processus de photosynthèse", a-t-il déclaré. «Une feuille produit du glucose et de l'oxygène. Nous produisons du méthanol et de l'oxygène. »
La clé du processus (sur laquelle Wu et ses collègues travaillent depuis 2015) est l'oxyde cuivreux, une poudre rouge bon marché qui est chimiquement conçue pour avoir autant de particules à huit côtés que possible. Cette poudre est créée par une réaction chimique lorsque du glucose, de l'acétate de cuivre, de l'hydroxyde de sodium et du dodécyl sulfate de sodium sont ajoutés à de l'eau qui a été chauffée à une température spécifiée.
Cette poudre est ensuite ajoutée à l'eau où elle sert de catalyseur lorsque le dioxyde de carbone est pompé et un simulateur solaire projette un faisceau de lumière blanche dans la solution. La réaction chimique qui en résulte produit de l'oxygène gazeux (par photosynthèse) tandis que le CO2, l'eau et la solution de poudre sont converties en méthanol. Le méthanol ayant un point d'ébullition inférieur à celui de l'eau, la solution est chauffée et le méthanol est collecté lors de son évaporation.
Ce processus reflète des recherches similaires menées à l'Université de Cambridge au Royaume-Uni, où les chercheurs ont développé un appareil qui utilise la photosynthèse produite par la lumière du soleil et des absorbeurs de lumière au cobalt pour transformer l'eau et le CO2 gaz dans le gaz de synthèse. Cette substance est fabriquée à partir d'un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone et est utilisée dans la fabrication de carburants alternatifs, de produits pharmaceutiques, de plastiques et d'engrais.
Il est également similaire au concept d '«arbre artificiel» développé par Klaus Lackner, directeur du Lenfest Center for Sustainable Energy à Columbia University. Il y a des années, Lackner a proposé une méthode où les «arbres» avec des feuilles de plastique recouvertes de résine pourraient éliminer jusqu'à 100 fois le CO2 de l'air comme des arbres naturels. Une fois que les feuilles ont absorbé autant de dioxyde de carbone que possible, elles sont placées dans l'eau pour créer des biocarburants.
Un processus comme celui-ci est passionnant pour deux raisons. Tout d'abord, l'élimination du dioxyde de carbone (le principal contributeur au réchauffement climatique) de l'atmosphère contribuera à ralentir le changement climatique. Deuxièmement, les carburants alternatifs qui en résulteront permettront aux gens de continuer à dépendre des automobiles non électriques, ce qui nous donnera plus de temps pour faire la transition vers une vie neutre en carbone. Ou comme Wu l'a dit à Space Magazine par e-mail:
«Cette technologie devrait réduire le CO2 les émissions des compagnies pétrolières, automobiles et sidérurgiques. Il peut également fournir des carburants propres et durables, du méthanol, pour les véhicules et les avions. Le méthanol est également une matière première dans l'industrie chimique pour fabriquer des plastiques et des fibres. Cela fournit une solution pour réduire les émissions de CO2 et produire des carburants durables pour l'économie verte. »
À l'avenir, des mesures supplémentaires seront prises pour augmenter le rendement en méthanol et commercialiser le procédé breveté afin qu'il puisse être utilisé à des fins industrielles. "Je suis extrêmement enthousiasmé par le potentiel de cette découverte pour changer le jeu", a ajouté Wu. «Le changement climatique est un problème urgent et nous pouvons aider à réduire les émissions de CO2 tout en créant un carburant alternatif. »
