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Produire du combustible propre à partir d’une feuille artificielle

Posté le par Arnaud Moign dans Énergie

Des chercheurs de l’université de Cambridge ont développé un matériau capable de produire un mélange de monoxyde de carbone et d’hydrogène à partir d’eau et de CO2 par photosynthèse sans utiliser de catalyseur contenant des métaux précieux.

La production d’hydrocarbures de synthèse est un procédé presque centenaire. En effet, le procédé Fischer-Tropsch a été inventé en 1923 par deux chercheurs allemands. Il repose sur une réduction catalytique des oxydes de carbone par l’hydrogène. Il permet d’obtenir un mélange d’hydrocarbures qui peut être ultérieurement transformé en carburant liquide synthétique par hydrocraquage. Très utilisé par les Allemands pendant la Seconde Guerre mondiale pour produire du combustible liquide à partir de charbon, ce procédé est ensuite tombé en désuétude à la suite de la forte baisse des prix du pétrole.

Néanmoins, alors que les ressources fossiles se raréfient, ce type de procédé pourrait logiquement bénéficier d’un regain d’intérêt. En France, le projet SYNDIESE, porté par le CEA depuis 2014, a ainsi pour but de développer une technologie de transformation de biomasse en gaz de synthèse.

La production photo-électrochimique : une alternative attractive ?

Il est ici question de réduire le CO2 contenu dans une solution aqueuse saturée afin d’obtenir du CO par production photo-électrochimique (PEC). Ce procédé a la particularité d’utiliser le rayonnement solaire comme source d’énergie. De nombreux travaux de recherche existent sur le sujet. Néanmoins, la majorité des solutions ont l’inconvénient de nécessiter des catalyseurs constitués de métaux nobles ou très rares (comme souvent), ce qui influe défavorablement sur le coût de production tout en étant peu écologique.

Un catalyseur à base de cobalt

Selon l’équipe de chercheurs de Cambridge, il existerait pourtant des catalyseurs alternatifs utilisant des métaux abondants sur terre. L’étude publiée dans le journal Nature Materials a ainsi pour but de démontrer le potentiel de la porphyrine de cobalt en tant que catalyseur dans la réduction de CO2 en CO.

Le générateur de gaz utilisé par l’équipe de chercheurs est un dispositif PEC tandem de type pérovskite –BiVO4 autonome constitué d’une photoanode composée de Co WOC et BiVO4 et d’une photocathode en pérovskite chargée de réduire le CO2 en CO. La structure interne, quant à elle, est une succession de matériaux dont la liste complète est disponible à la figure 1 de la publication originale.

Par ailleurs, le système développé par l’équipe de chercheurs a la particularité d’utiliser un “buckypaper” (film mince composé d’un agrégat de nanotubes de carbone) dont le rôle est d’emprisonner le catalyseur à base de cobalt (CoMTPP).

Objectif : produire de l’éthanol

Leurs travaux ont permis de démontrer que la conversion autonome de CO2 en CO était possible avec un tel catalyseur. Le prochain objectif des chercheurs est la synthèse de produits tels que l’éthanol en une seule étape. Si beaucoup de travail reste à accomplir avant d’arriver au stade industriel, maintenant qu’ils ont trouvé les bons catalyseurs les choses pourraient s’accélérer.

Source : D’après les travaux de Virgil Andrei, Bertrand Reuillard and Erwin Reisner.

Pour aller plus loin

Posté le par Arnaud Moign


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