Au temps des alchimistes, on rêvait de transformer le plomb en or. Au temps du réchauffement climatique anthropique, c’est le dioxyde de carbone (CO2) que l’on rêve de transformer en or. Et c’est presque ce que sont parvenus à faire des chercheurs. Ils en ont fait des nanofibres de carbone qui pourraient servir à renforcer le ciment.
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L'idée d'éliminer le dioxyde de carbone (CO2) présent en excès dans notre atmosphèreatmosphère n'est pas nouvelle. Elle est même de plus en plus à la mode. Parce que cela nous aiderait à lutter contre le réchauffement climatiqueréchauffement climatique anthropique. Mais elle reste difficile à mettre en œuvre. Et on ne sait pas tout à fait quoi faire du CO2 ainsi capté. Le stocker nous expose à des risques de fuites. Alors peut-être pourrions-nous le convertir en des produits utiles...
C'est le pari qu'ont fait des chercheurs du Laboratoire national de Brookhaven du Département américain de l'énergie (DOE) et de l'Université de ColumbiaColumbia (États-Unis). Réussir à transformer le CO2 non pas en un carburant qui serait presque immédiatement brûlé pour renvoyer du CO2 dans l'atmosphère, mais en « quelque chose à valeur ajoutée, en un produit solide et utile ». En l'occurrence, en des nanofibres de carbone (CNF) qu'ils imaginent déjà pouvoir renforcer le ciment pour stocker le carbone pendant plusieurs décennies.
Le CO2 peut être transformé en matériaux utiles
Le pari peut sembler fou à ceux qui savent que pour extraire le carbone contenu dans le CO2 et l'assembler ensuite en des structures à petite échelle, il faut, a priori, en passer par un processus qui nécessite des températures supérieures à 1 000 °C. De quoi perdre tout le bénéfice de l'opération.
Mais les chercheurs américains décrivent dans la revue Nature le moyen de contourner le problème pour opérer à seulement 400 °C. « Une température beaucoup plus pratique et réalisable à l'échelle industrielle. » Comment ? En utilisant deux types différents de catalyseurs pour diviser la réaction en étapes.
Deux étapes pour transformer efficacement le CO2 en nanofibres de carbone
L'idée leur est venue d'une observation. Au cours de leurs travaux, les chercheurs se sont en effet aperçus que le monoxyde de carbone (CO) est une bien meilleure matièrematière première que le CO2 pour fabriquer des nanofibres de carbone. Or, lors d'études antérieures, ils avaient déjà montré qu'un électrocatalyseur -- comprenez, un catalyseur qui entraîne des réactions chimiquesréactions chimiques lorsqu'un courant passe -- à base de palladiumpalladium permettait de produire du CO et de l'hydrogènehydrogène (H2) -- qui peut être employé par ailleurs -- à partir de CO2 et d'eau (H2O).
Ne restait ensuite, pour ainsi dire, plus qu'à convertir le monoxyde de carbonemonoxyde de carbone en nanofibres de carbone. Grâce à un thermocatalyseur -- comprenez, un catalyseur qui entraîne des réactions chimiques avec la chaleurchaleur -- à base de ferfer et de cobaltcobalt -- deux matériaux commercialement disponibles -- capable de rompre les liaisons entre le carbone et l'oxygèneoxygène du CO. En ajoutant un peu de cobalt supplémentaire, les chercheurs ont pu faciliter la formation de nouvelles liaisons. Mais des liaisons entre atomesatomes de carbone, cette fois.
Des nanofibres de carbone et de l’hydrogène pour atténuer nos émissions
En surveillant le processus à l'aide d'un microscope électroniquemicroscope électronique à transmission, les physiciensphysiciens ont observé qu'au fur et à mesure que les nanofibres de carbone se structurent, le catalyseur est repoussé vers l'extérieur. De quoi faciliter son recyclagerecyclage. Le tout sans dépense énergétique exagérée.
Selon les chercheurs, « cette stratégie ouvre la porteporte à la décarbonisationdécarbonisation du CO2 en produits de carbone solide de valeur tout en produisant du H2 renouvelable. Et si les processus sont alimentés par des énergies renouvelablesénergies renouvelables, le tout pourrait même devenir en carbone, ouvrant ainsi de nouvelles opportunités d'atténuation des émissionsémissions de CO2 ».
