Une équipe de recherche américaine développe une nouvelle technologie réduisant de 25 % le coût de conversion du dioxyde de carbone

fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche internationale dirigée par la McKelvey School of Engineering de l’Université Washington à Saint-Louis a mis au point une nouvelle technologie permettant de réduire d’environ 25 % le coût de conversion du dioxyde de carbone en produits chimiques à haute valeur ajoutée grâce à l’électricité renouvelable, tout en améliorant la durabilité du catalyseur.

Cette technologie évite la dégradation du matériau catalytique lorsque l’alimentation électrique provenant de sources renouvelables telles que l’énergie solaire ou hydraulique est fréquemment interrompue, permettant au catalyseur de fonctionner en continu jusqu’à 750 heures sans perte de performance. Cela est particulièrement important pour l’intégration des procédés industriels de captage et d’utilisation du carbone avec les systèmes énergétiques basés sur les énergies renouvelables, dont la production d’électricité est par nature fluctuante et intermittente.

La majeure partie des travaux expérimentaux a été réalisée dans le laboratoire de Feng Jiao, professeur émérite Lawrence et Lee Fixel au Département de génie énergétique, environnemental et chimique de l’Université Washington, sous la direction de l’ancien chercheur postdoctoral Wanyu Deng et du doctorant Ahryeon Lee. L’objectif de la recherche était de trouver une méthode plus économique pour convertir le dioxyde de carbone résiduel en composés utiles tels que l’acétate, en adaptant le fonctionnement du système électrochimique à la disponibilité de l’électricité renouvelable.

Les chercheurs ont conçu un système capable d’augmenter la production lorsque les prix de l’électricité sont bas, et de réduire ou suspendre la production lorsque les coûts énergétiques augmentent. Cependant, l’arrêt complet et répété du catalyseur entraîne une dégradation progressive de ses composants, nuisant à l’efficacité à long terme. Yifei Xu et Bingjun Xu de l’Université de Pékin ont utilisé l’analyse par spectroscopie Raman in situ et ont découvert que les cycles d’arrêt et de redémarrage répétés dégradent la cathode en cuivre. En présence de monoxyde de carbone, du carbonate de cuivre s’accumule à la surface ; en présence d’argon, le cuivre s’oxyde pour former de l’oxyde de cuivre.

La solution a consisté à remplacer l’arrêt complet par une stratégie d’arrêt contrôlé. Les chercheurs ont maintenu la cathode en cuivre à un niveau de fonctionnement minimal, inférieur à 1 % de la densité de courant habituelle. Ce faible courant est suffisant pour empêcher la formation de carbonate et l’oxydation du cuivre, préservant ainsi l’intégrité du catalyseur lors d’un fonctionnement prolongé. William Andrew Goddard III du California Institute of Technology a collaboré au développement de modèles informatiques pour comprendre plus en détail le mécanisme réactionnel et le processus de formation du carbonate et de l’hydroxyde à la surface du catalyseur en cuivre.

Feng Jiao a indiqué que la prochaine étape consistera à concevoir des systèmes catalytiques plus robustes et à développer des stratégies pouvant être facilement intégrées dans les procédés industriels d’électrolyse du monoxyde de carbone. Ces avancées sont essentielles pour garantir un fonctionnement fiable sous une alimentation électrique intermittente renouvelable et accéléreront le déploiement de technologies durables pour la conversion du dioxyde de carbone en produits chimiques à valeur industrielle.