Une impression d’artiste de la nouvelle cellule électrochimique qui peut produire de l’éthylène à partir du dioxyde de carbone capté.

Des ingénieurs de l’université de l’Illinois à Chicago (UIC) ont mis au point un dispositif capable de convertir efficacement le dioxyde de carbone capté en éthylène, un précurseur du plastique. Lorsqu’elle fonctionne à l’aide d’énergies renouvelables, cette technique pourrait permettre de produire des émissions nettes négatives dans la production de plastique.

Bien que le monde soit tributaire du plastique, ce matériau polyvalent impose un lourd tribut à l’environnement, à commencer par les énormes quantités de CO2 émises lors de sa production. Depuis des années, les scientifiques cherchent des moyens de contrer ce phénomène en convertissant le CO2 capté en matériaux utiles tels que l’éthylène, l’un des principaux précurseurs du plastique, à l’aide de points quantiques de graphène ou de bactéries mangeuses de soufre.

Pour la nouvelle étude, l’équipe de l’UIC a conçu une cellule électrochimique qui peut effectuer la conversion plus efficacement. La moitié de la chambre est remplie d’une solution à base d’eau, tandis que l’autre moitié contient du dioxyde de carbone gazeux. Celles-ci sont séparées par une maille de cuivre 3D, à travers laquelle passe un courant électrique.

Ce processus attire les atomes d’hydrogène chargés des molécules d’eau dans l’autre chambre, où ils se combinent ensuite avec les atomes de carbone chargés du CO2, formant ainsi du C2H4, l’éthylène. L’équipe affirme que près de 100 % du dioxyde de carbone est converti en éthylène, ce qui est bien supérieur aux autres méthodes. Les sous-produits du processus comprennent l’oxygène et d’autres combustibles à base de carbone.

Normalement, la production d’éthylène est un processus à forte intensité énergétique qui libère jusqu’à 1,5 tonne de CO2 pour chaque tonne d’éthylène produite. Mais, selon l’équipe, si des sources d’énergie renouvelables sont utilisées pour faire fonctionner le nouveau système, la production de plastique pourrait consommer plus de CO2 qu’elle n’en rejette.

« C’est un négatif net », a déclaré Meenesh Singh, chercheur principal de l’étude. « Pour chaque tonne d’éthylène produite, vous retirez 6 tonnes de CO2 de sources ponctuelles qui, autrement, seraient libérées dans l’atmosphère. »

En termes d’efficacité énergétique, le procédé convertit environ 10 % de l’énergie solaire en produits carbonés, et environ 4 % en éthylène. Cela peut sembler peu, mais l’équipe affirme que le premier chiffre est cinq fois supérieur à l’état actuel de la technique, tandis que le second est à peu près équivalent à celui de la photosynthèse naturelle.

https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(22)00347-2

https://today.uic.edu/a-breakthrough-discovery-in-carbon-capture-conversion-for-ethylene-production/