Une nouvelle méthode de capture du carbone pour lutter contre le réchauffement climatique a été mise au point afin de capter le dioxyde de carbone provenant des émissions de combustibles fossiles.
Les émissions de gaz à effet de serre sont le principal facteur du changement climatique. Ces émissions, principalement du dioxyde de carbone (CO2), résultent de l'industrialisation à grande échelle et des activités humaines. La concentration totale de CO2 dans l'atmosphère a augmenté de plus de 40 % depuis le début de l'ère industrielle. Cette augmentation constante des émissions de gaz à effet de serre contribue au réchauffement climatique, un phénomène appelé « réchauffement climatique ». Des simulations informatiques ont démontré que ces émissions sont responsables de l' augmentation de la température moyenne à la surface de la Terre au fil du temps, signe de « changement climatique » dû aux modifications des régimes de précipitations, de l'intensité des tempêtes, du niveau de la mer, etc. Par conséquent, le développement de méthodes efficaces de captage du dioxyde de carbone est essentiel pour lutter contre le changement climatique. La technologie de captage du carbone existe depuis des décennies, mais elle suscite un regain d'intérêt ces dernières années en raison des préoccupations environnementales.
Une nouvelle méthodologie de capture du carbone
La méthode classique de capture du carbone consiste à piéger et séparer le CO2 d'un mélange gazeux, puis à le transporter vers un site de stockage et à l'y entreposer à distance, généralement sous terre. Ce procédé est très énergivore et présente plusieurs difficultés techniques, risques et limitations, notamment un risque élevé de fuites sur le site de stockage. Une nouvelle étude publiée dans la revue Chem décrit une alternative prometteuse pour la capture du carbone. Des scientifiques du Département de l'Énergie des États-Unis ont mis au point une méthode unique pour extraire le CO2 des centrales thermiques au charbon. Ce procédé consomme 24 % d'énergie en moins que les méthodes de référence actuellement utilisées dans l'industrie.
Des chercheurs ont étudié des composés organiques naturels appelés bis-iminoguanidines (BIG), capables de se lier aux anions chargés négativement, comme l'ont montré des études antérieures. Ils ont supposé que cette propriété des BIG s'appliquait également aux anions bicarbonate. Ainsi, les BIG peuvent agir comme un sorbant (une substance qui capte d'autres molécules) et transformer le CO₂ en calcaire solide (carbonate de calcium). La chaux sodée est un mélange d'hydroxydes de calcium et de sodium utilisé par les plongeurs, les sous-marins et dans d'autres environnements respiratoires clos pour filtrer l'air expiré et prévenir toute accumulation dangereuse de CO₂. L'air peut ensuite être recyclé plusieurs fois. Par exemple, les recycleurs utilisés par les plongeurs leur permettent de rester sous l'eau pendant de longues périodes, ce qui serait impossible autrement.
Une méthode unique qui demande moins d'énergie
Partant de ce constat, ils ont mis au point un cycle de séparation du CO2 utilisant une solution aqueuse de BIG. Dans cette méthode de capture du carbone, les gaz de combustion sont injectés dans la solution, ce qui provoque la fixation des molécules de CO2 sur le sorbant BIG. Cette fixation entraîne leur cristallisation en un calcaire organique solide . Chauffés à 120 °C, ces solides libèrent le CO2 fixé, qui peut ensuite être stocké. Ce procédé, se déroulant à des températures relativement plus basses que les méthodes de capture du carbone existantes, réduit la consommation d'énergie. De plus, le sorbant solide peut être redissous dans l'eau et recyclé.
Les technologies actuelles de capture du carbone présentent de nombreux problèmes persistants tels que des problèmes de stockage, des coûts énergétiques élevés, etc. haute. Le sorbant solide de la présente étude a surmonté la limitation énergétique car le CO60 est capturé à partir d'un sel de bicarbonate solide cristallisé qui nécessitait environ 2 % d'énergie en moins. Il n'y avait pas non plus de perte de sorbant même après 24 cycles consécutifs. Ce moindre besoin en énergie peut faire baisser les coûts de captage du carbone et quand on considère des milliards de tonnes de CO10, cette méthode peut être très impactante en annulant les émissions de gaz à effet de serre grâce à un captage adéquat.
Une des limites de cette étude réside dans la capacité et le taux d'absorption du CO2 relativement faibles, dus à la faible solubilité du sorbant BIG dans l'eau . Les chercheurs étudient la possibilité de combiner des solvants traditionnels, tels que les acides aminés, à ces sorbants BIG afin de pallier cette limitation. L'expérience actuelle, menée à petite échelle, a permis d'éliminer 99 % du CO2 des gaz d'échappement. Le procédé doit être optimisé afin de pouvoir être industrialisé et capturer au moins une tonne de CO2 par jour, quelle que soit la nature des émissions. La méthode doit être robuste face aux contaminations présentes dans les émissions. L'objectif ultime d'une technologie de capture du carbone serait de capter directement le CO2 atmosphérique grâce à une méthode abordable et écoénergétique.
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Sources)
Williams N et al. 2019. Capture de CO2 via des dimères de bicarbonate cristallin liés à l'hydrogène. Chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
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