Des scientifiques chinois ont créé un nouveau catalyseur à base de nanoparticules de fer, capable de convertir "pour toujours" le dioxyde de carbone ordinaire et l'hydrogène en un mélange d'hydrocarbures, similaire à l'essence, selon un article publié dans la revue Nature Communications.
«Au cours des 200 dernières années, le charbon, le pétrole et le gaz ont été les principaux moteurs de notre civilisation, la base de son développement économique et social. La combustion de carburant a entraîné le rejet d'une énorme quantité de CO2 dans l'atmosphère, ce qui entraîne aujourd'hui un changement climatique négatif. La conversion du CO2 en carburants et en produits chimiques nous aidera non seulement à lutter contre le réchauffement, mais aussi à résoudre le problème de l'épuisement des ressources », a déclaré Jian Sun de l'Institut de physique chimique de Dalian, en Chine, et ses collègues.
Ces dernières années, les scientifiques ont activement essayé de trouver un moyen de convertir le CO2 atmosphérique en biocarburants et autres substances utiles. Par exemple, en juillet dernier, des physiciens de Chicago ont conçu une cellule solaire qui utilise l'énergie lumineuse pour décomposer le CO2 et produire du monoxyde de carbone et de l'hydrogène, et en octobre, leurs collègues du Oak Ridge National Laboratory ont créé un catalyseur qui convertit le dioxyde de carbone en alcool ordinaire.
En principe, les deux peuvent déjà être utilisés pour le stockage d'énergie, mais ces catalyseurs présentent deux inconvénients majeurs. Ils échouent rapidement et nécessitent un nettoyage après plusieurs dizaines d'heures de fonctionnement, et libèrent également de nombreux sous-produits.
Sun et son équipe ont résolu ces deux problèmes - leur catalyseur convertit pratiquement tout le dioxyde de carbone en hydrocarbures qui forment la base de l'essence et d'autres carburants à indice d'octane élevé, tout en fonctionnant au moins 1000 heures (un mois et demi) dans des conditions industrielles «normales».
Il se compose de deux composants - des nanoparticules d'un composé d'oxyde de fer et de sodium, ainsi que les soi-disant zéolites. Les zéolithes sont des nanoparticules creuses en silicate d'aluminium, largement utilisées aujourd'hui pour la purification de l'eau et pour le «tassement» de divers catalyseurs, dont l'entrée de molécules dans les zéolithes modifie sensiblement leurs propriétés et les fait souvent se comporter beaucoup plus activement que sous forme libre.
Comme le notent les scientifiques, chaque composant joue un rôle différent dans ce cas - les nanoparticules de fer «cassent» les molécules de dioxyde de carbone et les forcent à se combiner avec des atomes d'hydrogène, et les zéolites et leurs remplissages contribuent à l'unification de ces «produits semi-finis» en de longues chaînes d'hydrocarbures.
La combinaison de ces composants, selon les chimistes chinois, permet d'atteindre «l'éternité» réelle d'un tel catalyseur. Son efficacité, comme l'ont noté les scientifiques, n'a diminué que de 6% au cours des 300 premières heures de fonctionnement, puis n'a pas changé, ce qui indique qu'elle est stable et qu'elle restera sous cette forme bien plus de 1000 heures. De plus, 96% du dioxyde de carbone est converti en un analogue de l'essence, et seulement 4% du CO2 est converti en méthane.
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De plus, le «bouquet» d'hydrocarbures peut être modifié de manière flexible en augmentant ou en diminuant les proportions d'hydrogène et de CO2 dans le mélange et en faisant varier le type de zéolithe utilisé comme «garnissage» pour les nanoparticules de fer. En utilisant des panneaux solaires comme source d'énergie pour chauffer ce mélange gazeux et le pomper à travers un catalyseur, il est possible de stocker efficacement et à peu de frais l'énergie solaire sous la forme d'un combustible commun à tous, sans nuire à l'environnement, concluent Sun et ses collègues.
