« Vous n’avez peut-être pas entendu parler du gaz de synthèse lui-même, mais chaque jour, vous consommez des produits créés à partir de celui-ci. Pouvoir en produire de manière durable serait une étape cruciale dans la mise au rancart du carbone et dans la mise en place d’une industrie durable des produits chimiques et des carburants », estime Erwin Reisner, du département de chimie de l’université de Cambridge, au Royaume-Uni.
Pouvoir produire du gaz de synthèse de manière durable serait en effet une étape cruciale dans la fin du cycle mondial du carbone et l’établissement d’une industrie chimique et énergétique durable. C’est ce sur quoi œuvre une équipe de chercheurs à laquelle est rattachée Erwin Reisner afin de substituer à un gaz largement utilisé actuellement obtenu à partir de combustibles fossiles un produit de synthèse appelé « feuille artificielle » qui n’utilise que la lumière du soleil, le dioxyde de carbone et l’eau, et qui pourrait éventuellement être utilisé pour développer un combustible liquide durable de remplacement de l’essence.
En fait, ce produit de synthèse est inspiré de la photosynthèse – le processus naturel par lequel les plantes utilisent l’énergie du soleil pour transformer le dioxyde de carbone en nourriture. De plus, contrairement aux procédés industriels actuels de production de gaz de synthèse, cette feuille ne libère pas de dioxyde de carbone supplémentaire dans l’atmosphère.
Baptisé« syngaz », ce produit est actuellement fabriqué à partir d’un mélange d’hydrogène et de monoxyde de carbone et est utilisé pour produire une gamme de produits de base, tels que des carburants, des produits pharmaceutiques, des plastiques et des engrais.
Sur la feuille artificielle, deux absorbeurs de lumière, similaires aux molécules des plantes qui récoltent la lumière du soleil, sont combinés à un catalyseur fabriqué à partir du cobalt, un élément naturellement abondant. Lorsque le dispositif est immergé dans l’eau, un absorbeur de lumière utilise le catalyseur pour produire de l’oxygène. L’autre effectue la réaction chimique qui réduit le dioxyde de carbone et l’eau en monoxyde de carbone et en hydrogène, formant ainsi le mélange de gaz de synthèse.
En outre, les chercheurs ont découvert que leurs absorbeurs de lumière fonctionnaient même par faible ensoleillement les jours de pluie ou de temps couvert. Ce qui signifie que l’on n’est pas limité à utiliser cette technologie uniquement dans les pays chauds, ou à ne faire fonctionner le processus que pendant les mois d’été, puisqu’il peut être utilisé de l’aube au crépuscule, n’importe où dans le monde.
Pour leur part, des scientifiques du département d’ingénierie de l’Université de Waterlo, en Ontario, ont créé une « feuille artificielle » destinée elle aussi à lutter contre le changement climatique en convertissant à moindre coût le dioxyde de carbone (CO2) nocif en un carburant de substitution utile.
Comme le dispositif cité plus avant dans ce texte, la nouvelle technologie a été aussi inspirée par la façon dont les plantes utilisent l’énergie du soleil pour transformer le dioxyde de carbone en nourriture. «Une feuille produit du glucose et de l’oxygène. Nous produisons du méthanol et de l’oxygène », assure Yimin Wu, professeur d’ingénierie à l’Université de Waterloo.
Ce procédé repose sur une poudre rouge optimisée et bon marché appelée oxyde cuivreux. Conçue pour contenir autant de particules à huit faces que possible, la poudre est créée par une réaction chimique lorsque quatre substances (glucose, acétate de cuivre, hydroxyde de sodium et dodécyl sulfate de sodium) sont ajoutées à de l’eau ayant été chauffée à une température donnée.
La poudre sert alors de catalyseur ou de déclencheur pour une autre réaction chimique lorsqu’elle est mélangée à de l’eau dans laquelle du dioxyde de carbone est insufflé et qu’un faisceau de lumière blanche est dirigé à l’aide d’un simulateur solaire. La réaction produit de l’oxygène, comme dans la photosynthèse, tout en convertissant le dioxyde de carbone présent dans la solution eau-poudre en méthanol. Le méthanol est recueilli lorsqu’il s’évapore lorsque la solution est chauffée.
Les prochaines étapes de la recherche consistent à augmenter le rendement en méthanol et à commercialiser le processus breveté de conversion du dioxyde de carbone provenant des principales sources de gaz à effet de serre, telles que les centrales électriques, les véhicules et les forages pétroliers.
https://www.cam.ac.uk/
https://uwaterloo.ca/
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