Des scientifiques de l’EPFL, avec des confrères américains et chinois, ont mis au point un procédé à base de boue susceptible de révolutionner le captage de carbone. Cette substance, composée d’une poudre poreuse en suspension dans du glycol, offre à la fois simplicité, rentabilité et efficacité, selon ces travaux publiés dans "Nature Communications".
Le captage de carbone est un processus qui consiste à collecter et à stocker le dioxyde de carbone (CO2) rejeté par les fabriques et les centrales électriques afin de réduire ses émissions globales. Il existe actuellement deux manières d’effectuer ce captage, l’une utilisant des matériaux solides poudreux qui collent au CO2, l’autre ayant recours à un liquide qui l’absorbe.
Ces stratégies ne sont toutefois pas idéales en raison de leurs exigences en matière d’ingénierie, de leur coût et de leur efficacité énergétique. Or des chercheurs de l’EPFL, de l’Université de Californie à Berkeley, de l’Université chinoise du pétrole et de l’Université de technologie chimique de Pékin ont combiné des solides et des liquides capables de capter le carbone pour mettre au point une boue qui allie le meilleur des deux solutions.
Régénération
L’approche la plus répandue en matière de captage de carbone nécessite des solutions liquides d’amines, qui absorbent le CO2 dans l’atmosphère. À grande échelle, ce système utilise deux colonnes, l’une pour capturer le CO2, et l’autre pour le libérer du liquide selon un procédé appelé régénération, qui est l’étape la plus gourmande en énergie, car le CO2 s’attache si fortement aux molécules amines qu’il est nécessaire de les bouillir pour pouvoir les séparer.
Une alternative aux liquides consiste à utiliser des matériaux solides appelés structures métallo-organiques (MOF) – de fines poudres dont les particules sont faites d’atomes de métal connectés en une structure tridimensionnelle avec des lieurs organiques. Leur surface est couverte de nanopores qui collectent les molécules de CO2.
Pourtant, malgré son coût réduit, cette méthode, qui implique du transport de solides, est très astreignante en termes d’ingénierie. Comme le dit Berend Smit, directeur du Centre de l’énergie de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), cité dans un communiqué: "Cela équivaut à marcher avec une assiette pleine de talc – difficile de ne pas en mettre partout".
Vaincre des obstacles majeurs
M. Smit et ses collègues ont donc combiné les solutions liquides et solides dans une "boue", le solide étant un MOF nommé ZIF-8 placé en suspension dans une mixture liquide de glycol 2-méthylimidazole.
"Pourquoi une boue?", relève Berend Smit: "Parce que les pores des substances requises pour l’absorption sont trop larges et que le liquide environnant les remplirait et les empêcherait de capturer le CO2. Nous avons donc cherché un matériau, le ZIF-8, dont les pores sont trop petits pour les molécules de glycol, mais assez grands pour capter celles du CO2 issu des gaz de combustion".
La faculté qu’a la boue de combiner un faible coût avec l’efficacité des matériaux nanoporeux et la simplicité d’un processus de séparation liquide lui permet de vaincre les obstacles majeurs de mise en oeuvre du captage de carbone. La boue se sépare en outre très facilement du CO2, ce qui signifie qu’il est inutile d’avoir recours à de grandes quantités d’énergie (p.ex. l’ébullition) pour la régénération. Les chercheurs projettent désormais de tester leur mélange ZIF-8/glycol sur le terrain.