Les chercheurs ont développé une cellule électrochimique qui capture et libère du CO2 à température ambiante, nécessitant moins d’énergie que les systèmes traditionnels à base d’amines. Le nouveau système, optimisé avec des ions potassium et zinc, s’avère prometteur pour les applications industrielles et est efficace à près de 95 % après plusieurs cycles.
Capter le dioxyde de carbone (CO2) est une stratégie encourageante pour atténuer le changement climatique. Cette méthode consiste à séquestrer le CO2 avant qu’il ne puisse pénétrer dans l’atmosphère, mais elle nécessite généralement une énergie et des infrastructures importantes. Cependant, une nouvelle étude publiée dans ACS Science centrale décrit un système plus efficace utilisant une cellule électrochimique pour capturer et libérer efficacement le CO2. Cette innovation fonctionne à température ambiante et consomme moins d’énergie que les systèmes conventionnels qui reposent sur des procédés à base d’amines.
De nombreuses industries se tournent vers l’électrification pour réduire les émissions de carbone, mais cette technique n’est pas réalisable pour tous les secteurs. Par exemple, le CO2 est un sous-produit naturel de la fabrication du ciment et constitue donc à lui seul un contributeur majeur aux émissions. L’excès de gaz peut être piégé grâce aux technologies de capture du carbone, qui s’appuient généralement sur des amines pour aider à « nettoyer » le polluant en s’y liant chimiquement.
Mais cela nécessite également beaucoup d’énergie, de chaleur et d’équipements industriels, ce qui peut brûler encore plus de combustibles fossiles. Le captage du carbone pourrait lui-même être électrifié à l’aide de cellules électrochimiques, et ces dispositifs pourraient être alimentés par des sources d’énergie renouvelables. Ainsi, Fang-Yu Kuo, Sung Eun Jerng et Betar Gallant voulaient développer une cellule électrochimique capable de piéger facilement et de manière réversible le CO2 avec un apport d’énergie minimal.
L’équipe a d’abord développé une cellule électrochimique capable à la fois de capter et de libérer le carbone émis en « balançant » des cations chargés positivement à travers une amine liquide dissoute dans du diméthylsulfoxyde. Lorsque la cellule était déchargée, un puissant cation de Lewis interagissait avec le carbamique acide, libérant du CO2 et formant l’amine carbamate. Lorsque le processus était inversé et que la cellule était chargée, le cation était éliminé et la cellule pouvait capturer le CO2 et reformer l’acide carbamique au cours du processus.
Les chercheurs ont optimisé le processus d’échange d’ions avec une combinaison d’ions potassium et zinc. Dans une cellule prototype, ils ont utilisé ces deux ions comme base pour la cathode et l’anode de la cellule. Cette cellule nécessitait moins d’énergie que les autres cellules thermiques et était compétitive avec d’autres cellules électrochimiques lors des premières expériences.
De plus, ils ont testé la stabilité à long terme de l’appareil et ont constaté que près de 95 % de sa capacité d’origine était maintenue après plusieurs cycles de charge et de décharge, démontrant ainsi la faisabilité du système. Les chercheurs affirment que ces travaux montrent qu’une alternative électrochimique est possible et pourrait contribuer à rendre les technologies de capture-libération continue de CO2 plus pratiques pour les applications industrielles.
Les auteurs reconnaissent le financement du Conseil de soutien à la recherche du Massachusetts Institute of Technology.
