Conversion du CO2
La production de carburants chimiques de grande valeur rendue possible par la technologie coréenne de conversion du CO2 après avoir atteint une efficacité de production record.
Problème de changement climatique
Les niveaux record de changement climatique et la fréquence toujours croissante à laquelle les émissions de carbone atteignent des niveaux sans précédent ont incité les scientifiques à trouver des moyens efficaces de recycler plus de dioxyde de carbone (CO2) que jamais auparavant.
Alors que le monde prend de l’ampleur en faveur de la neutralité carbone, de nouvelles façons de recycler le CO2 en produits chimiques d’intérêt tels que les carburants ou les alcools attirent rapidement l’attention.
Conversion du dioxyde de carbone en produits alcoolisés
L’une de ces méthodes, la conversion du dioxyde de carbone en produits alcoolisés, en raison du contenu énergétique élevé et de la valeur économique de ces composés, indique la découverte d’une voie prometteuse. Malgré ce potentiel, le processus a toujours été entravé par une faible efficacité et d’énormes défis pour atteindre les niveaux industriels.
Récemment, une équipe de scientifiques de l’Institut des sciences et technologies de Gwangju en Corée du Sud, dirigée par le professeur Jae Young Lee, le Dr Suan Bae et le Dr Minjoon Choi, a changé la donne et ouvert de nouveaux horizons.
Leur nouvelle méthode de conversion du dioxyde de carbone en alcool a établi un nouveau record mondial de performance en combinant efficacité et capacité de production à la plus grande échelle.
Leurs recherches, publiées dans la revue Naturae Cattalesis, décrivent une technique électrochimique qui convertit le dioxyde de carbone en “alcool allylique”, un composé très précieux avec une variété d’applications industrielles.
Obstacles à la conversion du CO2 en composés précieux
Une technologie clé qui a le potentiel de convertir le dioxyde de carbone (la principale cause du réchauffement climatique) en matériaux utiles. Mais l’un des plus grands défis concerne les composés aux structures complexes tels que les composés comportant trois atomes de carbone ou plus, comme l’alcool allylique. Premièrement, les méthodes disponibles sont si inefficaces que l’énergie utilisée pour synthétiser la molécule cible représente moins de 15 % de l’énergie électrique, tandis que les 85 % restants sont gaspillés. Un autre défi est la voie de réaction complexe, qui réduit encore davantage la capacité du processus.
“L’alcool allylique (C3H6O) est un matériau très précieux, dont la synthèse permet de l’utiliser dans plusieurs réactions chimiques”, a déclaré le professeur Li, “mais la liaison carbone-carbone (CC) complexe et la faible stabilité de la réaction intermédiaire rendent difficile la production de ces composés à haute valeur ajoutée à l’état liquide.”
La technique développée par les chercheurs est très prometteuse. L’équipe a pu créer un catalyseur au cuivre riche en phosphore en combinant du phosphure de cuivre (CuP₂) dans un groupe d’électrodes de triche avec un catalyseur d’oxydation nickel-fer (NiFe). En utilisant ce catalyseur dans le dispositif électrochimique, l’efficacité de Faraday a augmenté de 66,9 %, soit 4 fois plus que dans le cas normal (< 15 %). Cette efficacité élevée prouve l’excellente capacité du catalyseur à minimiser la production de sous-produits indésirables et à se concentrer uniquement sur la production du matériau souhaité.
Entre autres choses, la technologie a enregistré une densité de courant fractionnaire élevée de 735,4 mA cm-2 et un taux de production de 1643 μmol cm-2 par heure1 dans un processus qui peut appliquer 1100 mA cm-2 par unité de surface de l’électrode. Ces mesures représentent des performances élevées, comme cela a été rapporté à ce jour, et indiquent également un potentiel prometteur pour des applications plus larges.
Empreinte industrielle et impact à plus grande échelle
Étant donné que l’alcool allylique est largement utilisé comme matière première et constitue une base essentielle dans diverses industries telles que les plastiques, les adhésifs, les stérilisateurs et les parfums, la technologie coréenne modifiera les règles pour augmenter sa production à plus grande échelle.
De plus, son mécanisme d’action est surprenant. Alors que des méthodes plus anciennes et plus familières fonctionnent par la voie du monoxyde de carbone, avec cette méthode, une nouvelle voie de réaction est apparue : la formation d’une liaison carbone-carbone (CC) lors de la conversion d’un groupe intermédiaire de formiate en formaldéhyde. Ce mécanisme augmente considérablement la valeur commerciale du produit car sa production de liquides est simple, facilitant le stockage et le transport.
