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Si vous convertissez le CO2 en gaz de synthèse, vous obtenez une matière première précieuse pour l'industrie chimique. Des chercheurs de la TU Wien montrent comment cela fonctionne même à température et pression ambiantes.
Quiconque pense au CO2 pensera probablement rapidement à des termes tels que nocif pour le climat ou déchet. Alors que le CO2 était là depuis longtemps - un pur déchet - de plus en plus de procédés sont développés avec lesquels le gaz à effet de serre peut être converti en matières premières précieuses. La chimie parle alors de "chimie à valeur ajoutée". Un nouveau matériau qui rend cela possible a été développé à l'Université de technologie de Vienne et récemment présenté dans la revue Communications Chemistry.
Le groupe de recherche de Dominik Eder a développé un nouveau matériau qui facilite la conversion du CO2. Ce sont des MOCHA - ce sont des composés organométalliques de chalcogénolate qui servent de catalyseurs. Le résultat de la conversion électrochimique est le gaz de synthèse, ou syngas en abrégé, qui est une matière première importante pour l'industrie chimique.
Le CO2 devient gaz de synthèse
Le gaz de synthèse est un mélange de monoxyde de carbone (CO), d'hydrogène (H2) et d'autres gaz et est utilisé comme matière première pour d'autres substances. L'un des domaines d'application les plus importants est la production d'engrais, dans laquelle l'ammoniac est produit à partir de gaz de synthèse. Cependant, il peut également être utilisé pour la production de carburants tels que le diesel ou pour la production de méthanol, qui est utilisé dans les piles à combustible. Étant donné que l'extraction du CO2 de l'atmosphère est très énergivore, il est logique d'extraire le CO2 des installations industrielles. À partir de là, il peut donc servir de matière première pour divers produits chimiques.
Cependant, les méthodes précédentes nécessitent des températures et des pressions élevées ainsi que des catalyseurs coûteux. Les chercheurs viennois ont donc recherché des catalyseurs avec lesquels le gaz de synthèse peut également être produit à basse température et à pression ambiante. "Les MOCHA fonctionnent différemment des catalyseurs utilisés jusqu'à présent : au lieu de chaleur, de l'électricité est fournie pour activer le catalyseur et initier la conversion du CO2 en gaz de synthèse", explique le chef de groupe junior Dogukan Apaydin, qui est en charge des méthodes de conversion du CO2 au recherches du groupe de recherche.
Les MOCHA comme solutionneurs de problèmes
Les MOCHA forment une classe de matériaux qui ont été développés il y a près de 20 ans, mais qui n'ont pas encore trouvé d'application. Les matériaux hybrides organiques-inorganiques n'ont donc gagné en popularité que ces dernières années. Les chercheurs de la TU ont reconnu le potentiel des MOCHA en tant que catalyseurs et ont réalisé des expériences avec eux pour la première fois. Cependant, ils ont rencontré un certain nombre de problèmes : Les méthodes de synthèse précédentes ne produisaient que de petites quantités de produit et nécessitaient beaucoup de temps. "Grâce à notre méthode de synthèse, nous avons pu augmenter considérablement la quantité de produit et raccourcir la durée de 72 à cinq heures", explique Apaydin, le nouveau procédé de fabrication des MOCHA.
Les premiers tests ont montré que les performances catalytiques des MOCHA dans la production de gaz de synthèse à partir de CO2 sont comparables aux catalyseurs établis jusqu'à présent. De plus, ils nécessitent beaucoup moins d'énergie puisque toute la réaction peut être réalisée à température ambiante. De plus, les MOCHA se sont avérés extrêmement stables. Ils peuvent être utilisés dans différents solvants, à différentes températures ou dans différentes conditions de pH, et conservent leur forme même après catalyse.
Néanmoins, il y a certains paramètres que l'équipe autour de Dogukan Apaydin et la doctorante Hannah Rabl recherchent encore. L'utilisation répétée des mêmes électrodes pour fournir de l'énergie sous forme de courant entraîne une légère baisse des performances. La manière dont la connexion entre les MOCHA et les électrodes peut être encore améliorée pour éviter cette baisse de performance fait actuellement l'objet de recherches dans le cadre d'expériences à long terme. "Nous en sommes encore à un stade précoce de candidature", souligne Dogukan Apaydin. « J'aime comparer cela avec les systèmes solaires qui, il y a 30 ans, étaient beaucoup plus complexes et coûteux à produire qu'ils ne le sont aujourd'hui. Avec la bonne infrastructure et la bonne volonté politique, cependant, les MOCHA peuvent également être largement utilisés à l'avenir dans la conversion du CO2 en gaz de synthèse et ainsi apporter leur contribution à la protection du climat », est certain Apaydin.
