Un chercheur réalise une percée dans la production de monoxyde de carbone vert à l’aide de la lumière

Une équipe de chercheurs avancés en chimie des matériaux a réalisé une percée significative dans l'utilisation de la lumière pour convertir le carbone et le dioxyde de carbone (CO₂) en monoxyde de carbone (CO).

Dans une étude publiée dans Sciences de l'énergie et de l'environnementle professeur Geoffrey Ozin du département de chimie de la Faculté des arts et des sciences de l'Université de Toronto et son équipe présentent le procédé, qui représente une alternative aux méthodes de production industrielle de monoxyde de carbone à forte intensité de carbone.

Le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone sont tous deux dangereux pour la santé humaine, l'augmentation des concentrations de dioxyde de carbone dans notre atmosphère augmentant la menace de changement climatique induit par le réchauffement climatique. Cependant, ces deux gaz sont également des éléments essentiels de la production à grande échelle de produits chimiques et de carburants.

Dans le secteur chimique, par exemple, le monoxyde de carbone sert de matière première pour la synthèse de l'acide acétique et du méthanol, des produits pharmaceutiques, des parfums et des polymères. Dans l'industrie alimentaire, il est utilisé pour emballer des produits carnés frais et pour acidifier les boissons carbonisées. Ses utilisations sont très variées, depuis le raffinage ou l’élimination de la rouille des métaux jusqu’à servir de composant clé des lasers infrarouges.

La création de monoxyde de carbone pour de telles applications se fait généralement via des processus thermiques impliquant la gazéification du charbon et l'oxydation partielle du gaz naturel, processus associés à d'importantes empreintes carbone et à d'importants sous-produits toxiques.

Plutôt que de brûler des combustibles fossiles pour générer du monoxyde de carbone, l'approche plus verte proposée par l'équipe d'Ozin utilise la lumière pour le processus de production, en combinant cela avec la pratique émergente consistant à utiliser le dioxyde de carbone comme matière première chimique.

La source de carbone permettant ce processus de conversion peut être naturelle, montre l’étude. Il peut également provenir de sources d’émission fossiles ainsi que de l’air utilisant des technologies spécialisées de capture, de stockage et de libération, ou du biocharbon obtenu par combustion lente de la biomasse agricole.

L’équipe de l’Université de Toronto utilise une réaction alimentée par la lumière qui utilise ce dioxyde de carbone capturé, le convertissant en monoxyde de carbone d’une manière moins gourmande en énergie et en produits chimiques que la même réaction entraînée par la chaleur.

“Le CO généré photochimiquement par ce moyen peut à juste titre être qualifié de vert”, a déclaré Ozin.

Ozin, chercheur principal du cluster interdisciplinaire des combustibles solaires de l'Université de Toronto, a déclaré que la vision du groupe de recherche est d'aider progressivement les industries chimiques et pétrochimiques à s'éloigner de leur dépendance aux ressources fossiles existantes pour se tourner vers des processus plus respectueux de l'environnement rendus possibles par les déchets de dioxyde de carbone et de carbone. entraînée par la lumière dans les raffineries solaires.

“De cette manière, il devrait s'avérer possible de décarboniser la production de produits chimiques et de carburants de base, motivés par le désir d'atténuer le changement climatique induit par les gaz à effet de serre et le réchauffement climatique”, a déclaré Ozin.

Les tentatives précédentes de production écologique de monoxyde de carbone utilisaient la gazéification thermique à la vapeur de combustibles fossiles, de biomasse ou de déchets, en surchauffant la matière première nécessaire avec de la vapeur pour produire le monoxyde de carbone. Cependant, cela génère une empreinte carbone importante et peut être entravé par des problèmes tels que la fonte des cendres et la contamination par le goudron. Le processus nécessite des injections d’oxygène pur et produit des contaminants liés à la combustion comme les dioxines et les furanes.

L'équipe d'Ozin est plutôt à la pointe des méthodes de photochimie qui peuvent être réalisées à température ambiante, tout en générant moins de contaminants.

La production de monoxyde de carbone vert devrait devenir plus viable économiquement à mesure que des progrès sont réalisés dans l'efficacité des photoréacteurs, les performances des batteries, les optiques à concentration solaire et les diodes électroluminescentes, les améliorations de ces technologies étant essentielles pour la rendre compétitive par rapport aux méthodes de production thermochimiques et électrochimiques existantes. .

En fin de compte, la transition de la production de monoxyde de carbone des processus qui brûlent des combustibles fossiles vers l'utilisation d'énergies renouvelables, de monoxyde de carbone atmosphérique indésirable et de formes de déchets de carbone offre la perspective de réduire l'empreinte environnementale de la production de ce produit chimique industriel toxique mais vital, tout en contribuant également à créer emplois du secteur vert.