Transformer les émissions de CO2 en produits chimiques

Comment produire du carburant et des plastiques à partir de CO2 ? Grâce à des nanoparticules d’oxyde de zinc, répondent des chercheurs australiens dans un article publié dans la revue Advanced Energy Materials. Ils ont fabriqué les nanoparticules en question par la technique qualifiée de « pyrolyse par pulvérisation à la flamme » (FSP) à partir d’un précurseur : du 2-éthylhexanoate de zinc. Les nanoparticules agissent ensuite comme catalyseur pour la génération simultanée d’hydrogène et de monoxyde de carbone pendant les réactions de réduction électrochimique du CO2.

Jouer aux Lego pour obtenir différentes molécules

« Nous avons utilisé une flamme qui brûle à 2 000 degrés, pour créer des nanoparticules d’oxyde de zinc qui peuvent ensuite être utilisées pour convertir le CO2, en utilisant l’électricité, en gaz de synthèse, un mélange d’hydrogène et de monoxyde de carbone utilisé dans la fabrication de produits industriels », résume Emma Catherine Lovell, co-autrice de l’étude et chercheuse à l’École de génie chimique de l’UNSW Sydney.

« Le gaz de synthèse est souvent considéré comme l’équivalent chimique du Lego parce que ses deux blocs constitutifs – l’hydrogène et le monoxyde de carbone – peuvent être utilisés dans des proportions différentes pour fabriquer des produits comme du diesel synthétique, du méthanol, de l’alcool ou des plastiques », poursuit-elle.

Tester la méthode en milieu industriel

Dans un environnement industriel, un électrolyseur contenant les nanoparticules d’oxyde de zinc produites par FSP pourrait être utilisé pour convertir le CO2 provenant, par exemple, d’une centrale électrique ou d’une cimenterie, en différents mélanges de gaz de synthèse. Les chercheurs espèrent ainsi fermer la boucle du carbone dans les procédés industriels qui créent des gaz à effet de serre.

En jouant sur la vitesse d’injection en précurseur dans la flamme, les chercheurs jouent sur les propriétés des catalyseurs obtenus. « La vitesse a été fixée à 5, 7 et 9 mL/min pour donner des catalyseurs étiquetés ZnO-5, ZnO-7 et ZnO-9, respectivement », précise l’étude. En faisant des mélanges de catalyseurs, il est possible d’obtenir des mélanges différents d’hydrogène et de monoxyde de carbone, suivant l’industrie visée. « Par exemple, un rapport 1/1 entre le monoxyde de carbone et l’hydrogène se prête au gaz de synthèse qui peut être utilisé comme carburant. Mais un rapport de 4/1 pour le monoxyde de carbone et l’hydrogène convient à la création de plastiques », explique Rahman Daiyan, auteur principal, chercheur à l’École de génie chimique de l’UNSW Sydney.

Le catalyseur d’oxyde de zinc constitue une solution alternative moins chère que les recherches passées dans ce domaine qui ont utilisé des matériaux coûteux tels que le palladium. Un pilote industriel est désormais à l’étude. L’équipe réfléchit à tester ses nanomatériaux dans les gaz à la sortie d’une centrale électrique au charbon, une centrale à gaz ou une mine de gaz naturel.