Des chercheurs de l’université de Toronto testent une pile à combustible capable de transformer plus rapidement le dioxyde de carbone (C02) en éléments chimiques utilisables par l’industrie. Cette invention serait 10 fois plus efficace que les versions déjà développées.
Des chercheurs américains veulent convertir plus efficacement le CO2 en éléments chimiques utilisables par l’industrie, grâce à une pile à combustible. Un tel dispositif n’est pas nouveau, mais sa puissance dépasse de loin les versions précédentes.
L’électrolyse en jeu
Dans une pile à combustible basée sur l’hydrogène, la réaction chimique crée de l’électricité. Mais dans le cas des scientifiques de l’université de Toronto, l’appareil fait l’opération inverse et réalise une électrolyse, c’est-à-dire la création d’une réaction chimique à partir d’électricité. « Pendant des décennies, des chercheurs talentueux ont développé des systèmes qui convertissent l’électricité en hydrogène et vice-versa », rappelle le professeur Ted Sargent, l’un des chercheurs à l’origine du projet. « Notre innovation s’appuie sur cet héritage, mais en utilisant des molécules à base de carbone, nous pouvons nous connecter directement à l’infrastructure d’hydrocarbures existante » explique-t-il.
Avec cet appareil, les scientifiques américains espèrent produire des éléments utiles à l’industrie, en particulier de l’éthylène. Joshua Wicks, un autre membre de l’équipe, a déclaré que « l’éthylène est l’un des éléments chimiques les plus produits au monde. Il sert à tout fabriquer, de l’antigel au mobilier de jardin. Aujourd’hui, il est dérivé de combustibles fossiles, mais si nous pouvions le faire en valorisant le CO2 résiduel, cela fournirait une nouvelle incitation économique à la capture du carbone ».
Le « Nafion », pour accélérer la réaction chimique
Aujourd’hui, la production de l’éthylène par électrolyse prend beaucoup de temps en raison de la lenteur de la réaction chimique de la pile et également de la complexité des composants (CO2, ions hydrogène et électrons). Pour accélérer le processus, l’équipe a revu la conception de son électrolyseur et utilise désormais un composé chimique appelé « Nafion ». Celui-ci s’utilise couramment dans la réalisation des membranes des piles à combustible. Garcia de Arquer, un autre des chercheurs, explique qu’« un certain arrangement de Nafion peut faciliter le transport de gaz tels que le CO2 » et permettre « aux réactifs gazeux d’atteindre la surface du catalyseur assez rapidement et de manière suffisamment distribuée pour augmenter considérablement la vitesse de réaction ».
L’objectif encore loin
Les scientifiques affirment être en mesure de transformer du CO2 en éthylène dix fois plus vite qu’auparavant, pendant une dizaine d’heures. Une performance « loin de l’objectif de milliers d’heures qui seraient nécessaires pour une application industrielle », note Cao-Thang Dinh, professeur en génie chimique à l’université de Queen et participant au projet.
Si l’initiative aboutissait, la production d’éthylène pourrait concurrencer avantageusement celle des énergies fossiles, problématiques pour l’environnement. Elle permettrait aussi la production d’autres composés très utiles, comme l’éthanol.
