La menace du réchauffement climatique persiste, mettant en danger la société humaine et les écosystèmes. Le dioxyde de carbone est le principal responsable des gaz à effet de serre responsables du changement climatique. Pour lutter contre ce phénomène et atteindre la neutralité carbone, des chercheurs ont développé un système d'électroréduction permettant de réduire l'empreinte carbone. Ce dispositif convertira efficacement le CO2 en éthylène destiné à des usages industriels.
Des chercheurs de l' Université polytechnique de Hong Kong (PolyU) ont mis au point un système durable, particulièrement intelligent et écoénergétique pour l'électroréduction du dioxyde de carbone (CO2). Ce système permet de transformer efficacement le CO2 en éthylène à usage industriel, offrant ainsi une solution prometteuse pour la réduction des émissions de CO2. Le projet de PolyU se distingue par une collaboration remarquable, réunissant des chercheurs de l' Université d'Oxford , du Centre national de recherche sur le rayonnement synchrotron de Taïwan et de l'Université du Jiangsu.
Sous la direction du professeur Daniel Lau, l'équipe de recherche a lancé une approche de réduction électrocatalytique du CO₂. Expert reconnu en nanomatériaux et directeur du département de physique appliquée, le professeur Lau a développé une technologie de réduction électrocatalytique du CO₂. En exploitant l'électricité renouvelable, ils peuvent transformer efficacement le dioxyde de carbone en éthylène. Cette méthode de production d'éthylène est ainsi nettement plus écologique et stable. Cette technologie est presque prête pour la production de masse. Elle a le potentiel de révolutionner l'industrie en bouclant la boucle carbone et en atteignant la neutralité carbone.
« Nous allons poursuivre nos efforts d'amélioration afin d'accroître la sélectivité du produit et rechercher des opportunités de collaboration avec l'industrie. Il est clair que cette conception de cellule APMA sous-tend une transition vers une production verte d'éthylène et d'autres produits chimiques de valeur, et peut contribuer à réduire les émissions de carbone et à atteindre l'objectif de neutralité carbone », a déclaré le professeur Daniel Lau.
L'éthylène (C₂H₄) est un produit chimique très recherché dans le monde entier, principalement utilisé dans la production de polymères comme le polyéthylène. Ces polymères constituent la base de nombreux produits en plastique et en fibres chimiques essentiels à notre vie quotidienne. Cependant, étant donné qu'il provient principalement de la pétrochimie, sa production génère une empreinte carbone importante .
À propos du processus
L'approche novatrice du professeur Lau élimine le besoin d'électrolytes à base de métaux alcalins en utilisant de l'eau pure comme anolyte sans métal. Ceci prévient la formation de carbonates et le dépôt de sels. Le système APMA se compose des éléments suivants :
- Une membrane échangeuse d'anions (AEM)
- Une membrane échangeuse de protons (PEM)
- Assemblage membranaire résultant (MA)
Une pile sans métaux alcalins, composée d'APMA et d'un électrocatalyseur au cuivre, a été développée avec succès pour produire de l'éthylène avec une spécificité remarquable de 50 % . De plus, elle a démontré une durée de vie opérationnelle impressionnante de plus de 1 000 heures à un courant industriel de 10 A, ce qui représente une avancée substantielle par rapport aux systèmes existants et permet une transition aisée vers une production industrielle.
Des chercheurs ont mis au point un système d'électroréduction de combat très performant pour réduire l'empreinte carbone, grâce à un élément crucial : un électrocatalyseur spécialisé. Le cuivre est reconnu pour sa capacité à catalyser diverses réactions dans l'industrie chimique. Cependant, le catalyseur utilisé par l'équipe de recherche possède plusieurs caractéristiques remarquables.
Les innombrables sphères de cuivre nanométriques présentent des surfaces aux textures complexes, composées de marches, de défauts d'empilement et de joints de grains. Ces défauts, contrairement à une structure métallique idéale, créent un environnement favorable au développement de la réaction.
Autres accomplissements
Des tests complémentaires ont révélé que la suppression de la formation de carbonates et de sels était efficacement obtenue. De plus, aucune perte de CO₂ ni d'électrolytes n'a été observée durant le procédé. Ceci est important car, dans les procédés précédents, une partie des électrolytes était perdue par diffusion d'ions de métaux alcalins depuis l'anolyte. Ce phénomène était dû à l'utilisation de membranes bipolaires au lieu d'APMA. Par ailleurs, le problème de la production d'hydrogène supérieure à celle d'éthylène a été considérablement réduit . Ce problème affectait fortement les systèmes précédents fonctionnant en milieu cathodique acide.
Les chercheurs ont développé un système d'électroréduction pour réduire l'empreinte carbone et sa production à grande échelle devrait bientôt débuter. Selon eux, cela permettra de mieux contrôler les émissions industrielles.
Source : PolyU développe un système d'électroréduction du dioxyde de carbone à haut rendement
