Les scientifiques ont développé une technologie laser qui pourrait ouvrir la voie à des technologies de carburant et d'énergie propres à l'avenir.
Nous avons un besoin urgent de solutions écologiques et durables pour remplacer les combustibles fossiles, le pétrole et le gaz naturel. Le dioxyde de carbone (CO2) est un déchet abondant produit par toutes les activités et sources qui dépendent des combustibles fossiles. Environ 35 milliards de tonnes de dioxyde de carbone sont rejetées chaque année dans l' atmosphère terrestre , provenant des centrales électriques, des véhicules et des installations industrielles du monde entier. Pour atténuer les effets du CO2 sur le climat mondial, ce CO2 gaspillé pourrait être converti en énergie utilisable , comme le monoxyde de carbone et d'autres sources d'énergie abondantes. Par exemple, la réaction du CO2 avec l'eau produit de l'hydrogène, un gaz riche en énergie. La réaction de l'hydrogène avec ce gaz produit des composés chimiques utiles comme les hydrocarbures ou l'alcool. Ces produits pourraient être utilisés à diverses fins, et ce, à l'échelle industrielle mondiale.
Les électrocatalyseurs sont des catalyseurs qui participent à des réactions électrochimiques - lorsqu'une réaction chimique a lieu mais que l'énergie électrique est également impliquée. Par exemple, le bon catalyseur peut aider à faire réagir l'hydrogène et l'oxygène pour produire de l'eau de manière contrôlée, sinon ce ne sera qu'un mélange aléatoire de deux gaz. Ou encore de produire de l'électricité en brûlant de l'hydrogène et de l'oxygène. Les électrocatalyseurs modifient ou augmentent la vitesse des réactions chimiques sans être eux-mêmes consommés dans la réaction. Dans le contexte du CO2, les électrocatalyseurs sont considérés comme pertinents et prometteurs en termes d'efficacité « pas à pas » dans la réduction du CO2 comme souhaité.
Malheureusement, le mécanisme exact du fonctionnement de ces électrocatalyseurs n'est pas complètement compris et il reste un défi important de différencier les couches de molécules intermédiaires à courte durée de vie avec le « bruit » des molécules inactives dans la solution. Cette compréhension limitée du mécanisme pose des difficultés dans toute modification possible de la conception des électrocatalyseurs.
Des scientifiques de l'Université de Liverpool (Royaume-Uni) ont démontré, dans une étude publiée dans Nature Catalysis , l'efficacité d'une technique de spectroscopie laser pour la réduction électrochimique du dioxyde de carbone in situ . Ils ont utilisé pour la première fois la spectroscopie de génération de fréquence somme vibrationnelle (VSFG) conjointement à des expériences électrochimiques afin d'étudier un catalyseur (Mn(bpy)(CO)₃Br) considéré comme un électrocatalyseur prometteur pour la réduction du CO₂. Le comportement d'intermédiaires cruciaux, présents pendant un laps de temps très court au cours du cycle catalytique, a ainsi été observé pour la première fois. La technologie VSFG permet de suivre le comportement et le mouvement d'espèces même extrêmement éphémères au sein d'un cycle catalytique, contribuant ainsi à la compréhension du fonctionnement des électrocatalyseurs. On comprend donc précisément comment ces derniers interviennent dans une réaction chimique.
Cette étude apporte un éclairage nouveau sur certaines voies chimiques complexes et ouvre la voie à la conception de nouveaux électrocatalyseurs. Les chercheurs étudient actuellement comment améliorer la sensibilité de cette technique et développent un nouveau système de détection pour un meilleur rapport signal/bruit. Cette approche pourrait contribuer à l'essor de carburants propres et performants et au développement des énergies renouvelables . Un tel procédé devra à terme être industrialisé pour une efficacité accrue à l'échelle commerciale. Le traitement des importants volumes de CO₂ produits par les centrales thermiques à combustibles fossiles nécessitera des avancées industrielles.
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Sources)
Neri G et al. 2018. Détection d'intermédiaires catalytiques à la surface d'une électrode lors de la réduction du dioxyde de carbone par un catalyseur abondant sur Terre. Nature Catalysis . https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533
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 is an abundant waste product produced by all activities and sources which rely on fossil fuels.){kind=link}