Des chimistes ont fabriqué le meilleur matériau à ce jour pour capturer le carbone
Il suffit d’un peu plus d’une tasse et demie d’une poudre jaune composée de minuscules particules de polymère poreux pour piéger autant de dioxyde de carbone qu’un arbre mature en un an.
Par l’équipe d’Anthropocene Magazine (Si apre in una nuova finestra)
Face à des ouragans, des sécheresses et des incendies de forêt qui gagnent toujours en intensité, il faut se rendre à l’évidence : la lutte contre les changements climatiques nécessitera tous les outils dont nous disposons. Un de ces outils est la capture de dioxyde de carbone (Si apre in una nuova finestra) (CO2) présent dans l’air.
Or, les technologies qui capturent le CO2 à même l’air demeurent coûteuses (Si apre in una nuova finestra), et il faut beaucoup d’énergie pour libérer le CO2 capturé devant être enfoui ou utilisé.
Une équipe de recherche de l’Université de la Californie à Berkeley a mis au point un matériau qui libère du dioxyde de carbone à basse température (Si apre in una nuova finestra). Qui plus est, l’eau et les contaminants n’ont aucun effet sur ce matériau poreux, qui est donc stable et réutilisable. Cette propriété constitue un avantage important qui faisait défaut aux matériaux fabriqués précédemment et pourrait permettre de réduire les coûts de capture de carbone.
Dans des essais menés en laboratoire, on arrivait avec 200 grammes à peine de ce matériau à absorber jusqu’à 20 kilogrammes de CO2 par an. C’est la quantité qu’un arbre mature piège dans le même laps de temps (Si apre in una nuova finestra).
Le nouveau matériau mentionné dans la revue Nature (Si apre in una nuova finestra) fait partie de la famille des polymères poreux appelée ossatures organiques covalentes, qui est une invention d’Omar Yaghi, professeur de chimie à l’Université de la Californie à Berkeley et coauteur de l’article. Ces ossatures se caractérisent par des structures cristallines rigides et très ordonnées. Elles comportent également des pores internes régulièrement espacés qui offrent une grande surface d’adhérence aux gaz.
L’équipe de Berkeley a baptisé le matériau COF-999 et a fixé des polymères aminés à ses pores hexagonaux. Lorsque l’air traverse les pores, l’amine, qui est basique, capture le CO2, qui est acide. À l’heure actuelle, on utilise fréquemment les solutions d’amine pour capturer le carbone sans intermédiaire, mais chauffer ce type de solutions demande beaucoup d’énergie. Les autres matériaux solides utilisés de nos jours se dégradent après quelques utilisations.
Le COF-999, lui, est stable, et sa grande porosité laisse passer beaucoup d’air et fournit une grande surface pour piéger le CO2. Le matériau capture ce gaz à effet de serre à un rythme au moins dix fois plus élevé que les autres matériaux utilisés pour piéger le carbone. Comme le gaz se fixe à la surface, il est facile de l’en détacher à une température qui correspond environ à la moitié de la température actuellement nécessaire dans le cas des matériaux conventionnels.
Pour tester les propriétés du COF-999, l’équipe de recherche a compacté la poudre dans un tube en acier inoxydable de la taille d’une paille, puis a placé ce dernier à l’extérieur où il était exposé à l’air de Berkeley pendant 20 jours. Elle a pu réutiliser le matériau 100 fois sans noter de diminution de rendement.
« Cette ossature organique covalente repose sur une structure chimiquement forte et thermiquement stable, elle demande moins d’énergie et, comme nous l’avons démontré, elle peut supporter 100 cycles sans perte de capacité, affirme le Pr Yaghi dans un communiqué de presse (Si apre in una nuova finestra). Aucun autre matériau n’offre un tel rendement. C’est en fait le meilleur matériau qui soit pour piéger le carbone dans l’air. »
Source : Zihui Zhou et coll., « Carbon dioxide capture from open air using covalent organic frameworks », Nature, 2024.
Article original en anglais : https://www.anthropocenemagazine.org/2024/10/235224/ (Si apre in una nuova finestra)
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(Si apre in una nuova finestra)Anthropocène est la version française d’Anthropocene Magazine (Si apre in una nuova finestra). La traduction française des articles est réalisée par le Service de traduction de l’Université Concordia (Si apre in una nuova finestra), la Durabilité à l’Ère Numérique (Si apre in una nuova finestra) et le pôle canadien de Future Earth (Si apre in una nuova finestra).