Résumé graphique. Crédit : Lettres d’ACS Energy (2024). DOI: 10.1021/acsenergylett.4c00807
La lutte pour réduire les émissions est réelle. L’année dernière, le monde a émis plus de 37 milliards de tonnes de dioxyde de carbone, établissant un nouveau record. En conséquence, l’absorption de CO2 L’extraction de l’air à partir de l’atmosphère est devenue une idée de plus en plus populaire. Les gouvernements du monde entier misent sur cette technologie, appelée capture directe de l’air, pour les aider à atteindre leurs objectifs climatiques et à éviter les pires conséquences du changement climatique.
Mais malgré le fait que plus d’une douzaine d’installations de capture directe de l’air soient déjà opérationnelles dans le monde, la technologie est toujours confrontée à des obstacles technologiques majeurs, notamment sa forte consommation d’énergie.
Dans une étude publiée le 1er mai dans la revue Lettres d’ACS EnergyDes chercheurs de l’Université du Colorado à Boulder et leurs collaborateurs ont révélé qu’une approche populaire que de nombreux ingénieurs explorent pour réduire ces coûts énergétiques échouerait en réalité. L’équipe, composée de scientifiques du National Renewable Energy Laboratory de Golden, au Colorado, et de l’Université de technologie de Delft aux Pays-Bas, a également proposé une conception alternative et plus durable pour capturer le CO2 et le convertir en carburants.
« Idéalement, nous voulons prendre du CO2 “Nous devons sortir le CO de l’air et le garder hors de l’air”, a déclaré le premier auteur Hussain Almajed, étudiant au doctorat au département de génie chimique et biologique. “Cependant, une partie de ce CO2 « Les déchets peuvent être recyclés en produits utiles contenant du carbone, c’est pourquoi les chercheurs ont proposé différentes idées pour y parvenir. Certaines de ces idées semblent très simples et élégantes sur le papier, mais les chercheurs vérifient rarement si elles sont pratiques et économiques dans un contexte industriel. »
Piéger le gaz
L’une des approches de capture directe de l’air les plus courantes consiste à utiliser des contacteurs d’air, essentiellement d’énormes ventilateurs qui aspirent l’air dans une chambre remplie d’un liquide de base.2 est acide, il se lie donc naturellement à la solution et réagit avec elle pour former du carbonate inoffensif (l’ingrédient principal du béton) ou du bicarbonate (l’ingrédient du bicarbonate de soude).
Stratos, l’une des plus grandes installations de capture directe de l’air au monde, en construction au Texas, utilise cette approche.
Une fois CO2 est piégé dans les solutions de carbonate ou de bicarbonate, les ingénieurs doivent le séparer du liquide afin que le liquide puisse retourner dans la chambre pour capturer plus de CO2.
Pendant ce temps, le carbone capturé peut être transformé en choses comme du plastique, des boissons gazeuses et même, avec un traitement supplémentaire, en carburant pour alimenter les maisons et potentiellement les avions.
Mais il y a un hic : pour libérer le CO emprisonné2les entreprises doivent chauffer la solution de carbonate et de bicarbonate à au moins 900 °C (1 652 °F), une température que l’énergie solaire et éolienne ne peuvent pas atteindre. Cette étape est généralement alimentée par la combustion de combustibles fossiles comme le gaz naturel ou le méthane pur.
“Si nous devons libérer du CO2 afin de capturer le CO2« Cela va à l’encontre de l’objectif même de la capture du carbone », a déclaré Wilson Smith, professeur au Département de génie chimique et biologique et membre de l’Institut des énergies renouvelables et durables de l’Université du Colorado à Boulder.
Fermer la boucle
Les chercheurs cherchent activement des réponses. Une idée, communément appelée capture réactive, consiste à appliquer de l’électricité aux solutions de carbonate et de bicarbonate, éliminant ainsi le CO2 et le liquide basique à part dans la chambre. En théorie, le liquide recyclé peut alors capturer plus de CO2formant un système en boucle fermée.
« La capture réactive est désormais à la mode dans le domaine, et les chercheurs ont suggéré qu’elle pourrait aider à économiser l’énergie et les coûts associés à la capture du carbone. Mais personne n’a vraiment évalué si cela était réaliste dans des conditions industrielles », a déclaré Almajed.
Pour ce faire, l’équipe a calculé les rendements massiques et énergétiques des unités de capture réactive, en fonction des données d’entrée fournies, afin de comprendre les performances globales du système. Ils ont découvert que dans un environnement industriel, l’électricité ne serait pas en mesure de régénérer le liquide de base pour recapturer davantage de CO2 depuis les airs.
En fait, après cinq cycles de capture et de régénération du carbone, le liquide de base pouvait à peine extraire du CO2 hors de l’air.
L’équipe a également suggéré d’améliorer le processus de capture réactive en ajoutant une étape appelée électrodialyse. Le processus sépare l’eau supplémentaire en ions acides et basiques, contribuant ainsi à maintenir la capacité du liquide basique à absorber davantage de CO2L’électrodialyse peut fonctionner avec de l’électricité renouvelable, ce qui en fait un moyen potentiellement durable de transformer le CO capturé2 en produits utiles.
Plus important encore, l’électrodialyse peut libérer du CO2 gaz, que les ingénieurs peuvent utiliser pour renforcer le béton.
“Pour moi, devenir CO2 « L’enfouissement dans les roches doit être l’une des principales solutions pour le maintenir hors de l’air pendant de longues périodes », a déclaré Smith. La production de béton est gourmande en énergie et responsable de 8 % des émissions mondiales de carbone.
« Cela permet de résoudre plusieurs problèmes avec une seule technologie », a-t-il déclaré.
La racine du problème
Selon le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), une équipe de scientifiques réunie par les Nations Unies, l’élimination du dioxyde de carbone « est nécessaire pour atteindre les objectifs mondiaux et nationaux de zéro émission nette de CO2 ».2 et les émissions de gaz à effet de serre.
Dans le monde, plus de 20 usines de captage direct de l’air sont en service et 130 autres sont actuellement en construction.
Mais Smith souligne que même si la capture du carbone peut avoir sa place, la réduction des émissions reste l’étape la plus cruciale nécessaire pour éviter les pires conséquences du changement climatique.
« Imaginez la Terre comme une baignoire, avec l’eau courante du robinet contenant du CO2« La baignoire se remplit et devient inhabitable. Maintenant, nous avons deux options. Nous pouvons utiliser une petite tasse pour récupérer l’eau, tasse par tasse, ou nous pouvons fermer le robinet », a déclaré Smith.
« La réduction des émissions doit être la priorité. »
Plus d’information:
Hussain M. Almajed et al., Boucler la boucle : compromis de performance non examinés lors de l’intégration de la capture directe de l’air avec l’électrolyse (bi)carbonate, Lettres d’ACS Energy (2024). DOI: 10.1021/acsenergylett.4c00807
Fourni par l’Université du Colorado à Boulder
Citation:Convertir le carbone capturé en carburant : une étude évalue ce qui est pratique et ce qui ne l’est pas (2024, 22 juillet) récupéré le 22 juillet 2024 à partir de
Ce document est soumis au droit d’auteur. En dehors de toute utilisation équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre d’information uniquement.