Une avancée révolutionnaire dans la conversion du captage du carbone en production d’éthylène

Une avancée révolutionnaire dans la conversion du captage du carbone en production d’éthylène

Une avancée révolutionnaire dans la conversion du captage du carbone en production d'éthylène

Illustration abstraite d’atomes traversant l’eau et une membrane électrifiée sous un soleil éclatant. 1 crédit

Une équipe de chercheurs dirigée par Meenesh Singh de l’Université de l’Illinois à Chicago a découvert un moyen de convertir 100 % du dioxyde de carbone capturé par les déchets industriels en éthylène, un élément constitutif des produits en plastique.

Leurs conclusions sont publiées dans La cellule rapporte la science physique.

Alors que les chercheurs explorent la possibilité de convertir le dioxyde de carbone en éthylène depuis plus d’une décennie, l’approche de l’équipe de l’UIC est la première à atteindre une utilisation de près de 100 % du dioxyde de carbone pour produire des hydrocarbures. Leur système utilise l’électrolyse pour transformer le gaz carbonique capturé en éthylène de haute pureté, avec d’autres combustibles à base de carbone et d’oxygène comme sous-produits.

Le processus peut convertir jusqu’à 6 tonnes de dioxyde de carbone en 1 tonne d’éthylène, recyclant presque tout le dioxyde de carbone capturé. Étant donné que le système fonctionne à l’électricité, l’utilisation d’énergies renouvelables peut rendre le processus négatif en carbone.

Selon Singh, l’approche de son équipe dépasse l’objectif de zéro émission nette de carbone des autres technologies de capture et de conversion du carbone, réduisant efficacement la production totale de dioxyde de carbone de l’industrie. “C’est un point négatif”, a-t-il déclaré. “Pour chaque tonne d’éthylène produite, vous absorbez 6 tonnes de CO2 provenant de sources ponctuelles qui seraient autrement rejetées dans l’atmosphère ».

Les tentatives précédentes de conversion du dioxyde de carbone en éthylène reposaient sur des réacteurs qui produisent de l’éthylène dans le flux d’émission de dioxyde de carbone source. Dans ces cas, seulement 10 % de CO2 les émissions se convertissent généralement en éthylène. L’éthylène doit ensuite être séparé du dioxyde de carbone dans un processus énergivore qui implique souvent des combustibles fossiles.

Dans l’approche UIC, un courant électrique traverse une cellule dont la moitié est remplie de dioxyde de carbone capturé, l’autre moitié d’une solution à base d’eau. Un catalyseur électrifié attire les atomes d’hydrogène chargés des molécules d’eau dans l’autre moitié de l’unité séparée par une membrane, où ils se combinent avec les atomes de carbone chargés des molécules de dioxyde de carbone pour former de l’éthylène.

Parmi les produits chimiques fabriqués dans le monde, l’éthylène se classe au troisième rang des émissions de carbone après l’ammoniac et le ciment. L’éthylène est utilisé non seulement pour fabriquer des produits en plastique pour l’emballage, les industries agricole et automobile, mais aussi pour fabriquer des produits chimiques utilisés dans l’antigel, les stérilisateurs médicaux et les revêtements en vinyle pour les maisons.

L’éthylène est généralement produit dans un processus appelé vapocraquage qui nécessite d’énormes quantités de chaleur. Le craquage génère environ 1,5 tonne d’émissions de carbone par tonne d’éthylène créée. En moyenne, les producteurs produisent environ 160 millions de tonnes d’éthylène chaque année, ce qui se traduit par plus de 260 millions de tonnes d’émissions de dioxyde de carbone dans le monde.

En plus de l’éthylène, les scientifiques de l’UIC ont pu produire d’autres produits riches en carbone utiles à l’industrie grâce à leur approche de l’électrolyse. Ils ont également atteint une efficacité de conversion de l’énergie solaire très élevée, convertissant 10 % de l’énergie des panneaux solaires directement en produits à base de carbone. C’est bien au-dessus de la norme de pointe de 2 %. Pour tout l’éthylène produit, le rendement de conversion de l’énergie solaire était d’environ 4 %, soit à peu près le même taux que la photosynthèse.


Le processus de conversion transforme le dioxyde de carbone en argent


Plus d’information:
Aditya Prajapati et al, Éthylène haute pureté sans CO2 issu de l’électro-réduction du CO2 avec des rendements de 4% solaire à éthylène et 10% solaire à carbone, La cellule rapporte la science physique (2022). DOI : 10.1016 / j.xcrp.2022.101053

Fourni par l’Université de l’Illinois à Chicago

Citation: A Breakthrough Discovery in Converting Carbon Capture for Ethylene Production (2022, 9 septembre) Extrait le 10 septembre 2022 de https://phys.org/news/2022-09-breakthrough-discovery-carbon-capture-conversion .html

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