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Les moteurs de nos voitures fonctionneront-ils grâce... à l'air ?

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Jean-Luc Goudet, Futura-Sciences

Transformer du dioxyde de carbone (CO2) en méthanol, donc en carburant, cela serait possible avec un simple catalyseur – le Ru-Macho-BH –, expliquent des chercheurs américains, dont un prix Nobel. Aboutissement hypothétique dont on peut rêver : une voiture électrique alimentée par une pile à combustible qui pompe le CO2 de l’atmosphère et produit de l’eau. Ou, plus raisonnablement, des usines de production de carburant qui réduiraient les quantités de gaz à effet de serre.

Les voitures à hydrogène actuelles utilisent de l'hydrogène gazeux (H2) stocké dans le réservoir sous forme liquéfié et utilisé dans une pile à combustible produisant du courant électrique. Cet élément léger peut aussi être récupéré chimiquement dans un composé comme le méthanol, ce qui est actuellement possible pour des puissances faibles. Le méthanol peut aussi servir de carburant classique dans un moteur thermique. L'idée serait de le fabriquer à partir du gaz carbonique de l'air. © Communications UQTR, Flickr, CC by-nc-nd 2.0

Après l'automobile « zéro émission », la voiture « réductrice d'effet de serre » ? C'est ce qu'imaginent des chercheurs californiens qui ont trouvé, seulement au laboratoire pour l'instant. Parmi eux figure George A. Olah, prix Nobel de chimie 1994 et qui milite pour une « économie du méthanol », où cet alcool serait produit par des énergies renouvelables. Il peut notamment devenir une source d'hydrogène pour les piles à combustibles, avec l'oxygène de l'air, produisant de l'eau et de l'électricité, ou bien être utilisé directement, dans un moteur classique, comme « carburant vert ».

Réduire le CO2 - au sens chimique du terme - pour le transformer en méthanol (CH3-OH) nécessite, outre de l'hydrogène, un bon catalyseur et un chauffage à environ 150 °C. L'opération n'est pas simple car ces deux derniers paramètres étaient jusqu'à présent incompatibles, comme l'explique Surya Prakash, principal auteur de l'étude, sur le site PhysOrg. En effet, les catalyseurs qui conviendraient pour cette suite de réactions sont détruits par la chaleur.

Un moyen de capturer et de recycler du gaz carbonique (CO2 ) avec un donneur d'hydrogène (H2) et un catalyseur à base de ruthénium (Ru) dit homogène (homogeneous catalysis), c'est-à-dire solubilisé avec les réactifs. Le résultat est une molécule de méthanol et de l'eau (à droite). © Jotheeswari Kothandaraman et al., Journal of the American Chemistry Society

Vers un cycle anthropique du carbone ?

L'équipe de la Southern California University, qui vient de publier ses résultats dans la revue Journal of the American Chemical Society, annonce avoir trouvé un catalyseur réunissant les conditions nécessaires : le Ru-Macho-BH. Ce composé commercial (Macho est une marque déposée) comporte du ruthénium (symbole Ru) et du bore (B). Les chercheurs ont utilisé différentes sources de gaz carbonique, dont, tout simplement, l'air, et ont obtenu 79 % de conversion en molécules de méthanol. En 2014, une équipe française du CEA (Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives) avait déjà identifié le ruthénium comme un bon catalyseur pour la synthèse du méthanol à partir du gaz carbonique.

Il faut chauffer généreusement, à 145 °C, et attendre un certain temps (70 heures). Le procédé nécessite donc une usine. Le moteur à air est encore loin mais ces unités de production pourraient fournir le précieux méthanol, destiné aux moyens de transports ainsi qu'à l'industrie chimique, qui utilise déjà abondamment cette molécule simple et réactive. Pour les auteurs, cette réaction serait un rouage d'un « cycle anthropique du carbone » (c'est-à-dire résultant essentiellement de l'intervention de l'Homme), par lequel les activités humaines produiraient du CO2 et en absorberaient autant. L'équivalent d'une photosynthèse, en somme.

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