La conversion carbone, dioxyde de carbone vers hydrocarbure supérieur, vient d’être développée par des scientifiques américains et chinois. Ces derniers révolutionnent ainsi le monde de la conversion carbone grâce à un nouveau processus catalytique activé par du plasma.
Conversion carbone : agir sur les causes du réchauffement climatique
À l’origine, les organismes photosynthétiques sont chargés de réguler la quantité de carbone dans l’atmosphère. Ces émissions de CO2 sont transformées en molécules organiques contenues dans les couches géologiques sous forme de charbon ou de pétrole.
Mais les activités humaines ont augmenté la quantité de gaz à effet de serre relâchée dans l’atmosphère. De même, d’autre gaz équivalent CO2, soit ayant un potentiel de réchauffement global PRG similaires ou supérieur, sont produits par les entreprises.
Le captage du carbone insuffisant pour lutter contre le réchauffement climatique
Seule solution pour éviter le réchauffement climatique : capter les kg de CO2 qui s’accumulent dans l’atmosphère. Nombreuses sont les industries qui possèdent ce type de technologies. Cependant, pour Thibaut Cantat, chercheur au CEA-Iramis, ces procédés énergivores ne sont pas la solution pour lutter contre le changement climatique.
L’instauration d’une économie carbone circulaire
Le captage du carbone est un procédé reposant sur une économie linéaire. Thibaut Cantat préfère miser sur une économie circulaire à travers la conversion d’énergie bas-carbone, soit issue par exemple du solaire.
En effet, transformé en énergie chimique, le CO2 peut être transformé en combustible, en carburant ou en plastique. Un moyen de ne plus dépendre des énergies fossiles et de réduire drastiquement les quantités de carbones émises.
Des recherches limitées sur la conversion carbone
Les recherches sur la conversion carbone ont débuté il y a une dizaine d’années. En 2012, le Commissariat à l’Énergie Atomique (CEA) produit à partir de CO2 des composés formamides utilisés pour fabriquer de la colle ou des médicaments. D’autres recherches sont entreprises à travers l’European Research Council pour valoriser des déchets plastiques ou le monoxyde de carbone.
Cependant, la procédure de conversion du dioxyde de carbone en carburants liquides par catalyse est aujourd’hui encore complexe. En effet, pour provoquer une réaction chimique il faut une température élevée d’environ 400-750 degrés Fahrenheit. À cela s’ajoute le besoin d’une forte pression pouvant aller de 150 à 600 livres par pouce carré.
Un nouveau procédé basse température
Les Universités de Pennsylvanie, de Hong Kong et du Sichuan ont développé une nouvelle technologie de conversion du carbone en une seule étape. Contrairement aux procédés traditionnels, cette méthode d’hydrogènation fonction à basse température soit 75 degrés Fahrenheit. Elle requiert aussi une basse pression soit 15 livres par pouce carré.
La clé : le plasma non thermique
Pour ce processus les scientifiques ont utilisé un réacteur à plasma à lit tassé à décharge à barrière diélectrique. En raison de ses caractéristiques de non-équilibre, un plasma non thermique doit être utilisé. Xiaoxing Wang, professeur de recherche associé au Penn State EMS Energy Institute explique :
« Il y a beaucoup d’électrons à haute énergie dans la phase plasma. Ces électrons peuvent activer les molécules de dioxyde de carbone et d’hydrogène en phase gazeuse par excitation et dissociation. Il n’est pas nécessaire d’adsorber et d’activer les surfaces comme c’est le cas pour la catalyse thermique traditionnelle. La réaction peut donc être exploitée à basse température. »
Une sélectivité plus élevée des hydrocarbures de 46 %
Cette étude est la première à obtenir une sélectivité plus élevée des hydrocarbures de 46 %. Le taux de conversion du dioxyde de carbone était lui de 74 %.
En effet, les précédentes recherches n’avaient réussi à produire que du monoxyde de carbone ou du méthane. Une seule étude avait montré une sélectivité des hydrocarbures supérieurs d’environ 14 %.
Une méthode encore à améliorer
Pour leur expérience les chercheurs ont utilisé un catalyseur Fisher-Tropsch conventionnel supporté par de l’oxyde d’aluminium. En étudiant le rôle du plasma dans la conversion du dioxyde de carbone, ils pourraient créer un catalyseur plus efficace. Une subvention de démarrage a déjà été versée à cette équipe par le Penn State EMS Energy Institute.
Cette nouvelle expérience a donc révolutionné la conversion du carbone. En effet, il sera désormais plus simple de convertir le dioxyde de carbone en carburant. Une manière de fermer la boucle de l’économie carbone et de produire une ressource durable et écologique.
