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Jun 15, 2023

Une découverte révolutionnaire dans la conversion du captage du carbone pour la production d'éthylène

Une équipe de chercheurs dirigée par Meenesh Singh de l'Université de l'Illinois à Chicago (UIC) a découvert un moyen de convertir 100 % du dioxyde de carbone capturé dans les gaz d'échappement industriels en éthylène, un élément clé.

Une équipe de chercheurs dirigée par Meenesh Singh de l'Université de l'Illinois à Chicago (UIC) a découvert un moyen de convertir 100 % du dioxyde de carbone capturé dans les gaz d'échappement industriels en éthylène, un élément clé des produits en plastique.

Leurs conclusions sont publiéesdans Cell Reports Sciences physiques.

Alors que les chercheurs explorent la possibilité de convertir le dioxyde de carbone en éthylène depuis plus d'une décennie, l'approche de l'équipe de l'UIC est la première à atteindre une utilisation de près de 100 % du dioxyde de carbone pour produire des hydrocarbures. Leur système utilise l’électrolyse pour transformer le dioxyde de carbone capturé en éthylène de haute pureté, avec d’autres carburants à base de carbone et de l’oxygène comme sous-produits.

Le processus peut convertir jusqu’à 6 tonnes de dioxyde de carbone en 1 tonne d’éthylène, recyclant ainsi la quasi-totalité du dioxyde de carbone capturé. Étant donné que le système fonctionne à l’électricité, l’utilisation d’énergies renouvelables peut rendre le processus négatif en carbone.

Selon Singh, l'approche de son équipe dépasse l'objectif de zéro carbone net des autres technologies de capture et de conversion du carbone en réduisant réellement la production totale de dioxyde de carbone de l'industrie. "C'est un résultat net négatif", a-t-il déclaré. "Pour chaque tonne d'éthylène produite, vous prélevez 6 tonnes de CO2 provenant de sources ponctuelles qui autrement seraient rejetées dans l'atmosphère."

Les tentatives précédentes de conversion du dioxyde de carbone en éthylène reposaient sur des réacteurs qui produisaient de l'éthylène dans le flux d'émission de dioxyde de carbone de la source. Dans ces cas, seulement 10 pour cent des émissions de CO2 sont généralement converties en éthylène. L'éthylène doit ensuite être séparé du dioxyde de carbone dans le cadre d'un processus énergivore faisant souvent appel à des combustibles fossiles.

Dans l'approche de l'UIC, un courant électrique traverse une cellule dont la moitié est remplie de dioxyde de carbone capturé, l'autre moitié d'une solution à base d'eau. Un catalyseur électrifié attire les atomes d'hydrogène chargés des molécules d'eau vers l'autre moitié de l'unité séparée par une membrane, où ils se combinent avec les atomes de carbone chargés des molécules de dioxyde de carbone pour former de l'éthylène.

Parmi les produits chimiques fabriqués dans le monde, l’éthylène se classe au troisième rang pour les émissions de carbone après l’ammoniac et le ciment. L'éthylène est utilisé non seulement pour créer des produits en plastique destinés aux industries de l'emballage, de l'agriculture et de l'automobile, mais également pour produire des produits chimiques utilisés dans les antigels, les stérilisateurs médicaux et les revêtements en vinyle pour les maisons.

L'éthylène est généralement produit selon un processus appelé vapocraquage qui nécessite d'énormes quantités de chaleur. Le craquage génère environ 1,5 tonne d’émissions de carbone par tonne d’éthylène créée. En moyenne, les fabricants produisent environ 160 millions de tonnes d'éthylène chaque année, ce qui génère plus de 260 millions de tonnes d'émissions de dioxyde de carbone dans le monde.

Outre l'éthylène, les scientifiques de l'UIC ont pu produire d'autres produits riches en carbone utiles à l'industrie grâce à leur approche par électrolyse. Ils ont également atteint un rendement de conversion d'énergie solaire très élevé, convertissant 10 pour cent de l'énergie des panneaux solaires directement en production de produits carbonés. C’est bien au-dessus de la norme actuelle de deux pour cent. Pour tout l’éthylène qu’ils produisaient, le rendement de conversion de l’énergie solaire était d’environ 4 %, soit à peu près le même taux que la photosynthèse.

- Ce communiqué de presse a été initialement publié sur le site Web de l'Université de l'Illinois à Chicago