Grâce à une meilleure compréhension de la synthèse de méthane par les organismes méthanogènes, des chercheurs britanniques espèrent produire bientôt du méthane — de l’énergie donc — à partir de CO2. © animaflora, Fotolia

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Et si le CO2 devenait une source d'énergie ?

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Une équipe de chercheurs vient de développer un procédé capable de transformer le dioxyde de carbone (CO2) en méthane (CH4) à l'aide de lumière solaire et d'un catalyseur moléculaire à base de fer. Ces résultats ouvrent une nouvelle voie vers la production de « carburant solaire » et le recyclage du CO2.

Le dioxyde de carbone (CO2) est aujourd'hui considéré comme un déchet. Son recyclage, en l'utilisant en tant que matière première, est un défi majeur pour la recherche scientifique et un enjeu politique de premier plan. Marc Robert et Julien Bonin ont mis au point un procédé capable de le convertir en méthane, principal composant du gaz naturel qui est la troisième source d'énergie la plus utilisée au monde après le pétrole et le charbon.

Au cours de ce processus, la molécule de CO2 perd progressivement ses atomes d'oxygène qui sont remplacés par des atomes d'hydrogène, stockant au passage de l'énergie sous forme de liaisons chimiques. Cette transformation, dite « réaction de réduction », permet d'obtenir une variété de composés allant du monoxyde de carbone et de l'acide formique (des matières premières clés pour l'industrie chimique) au méthanol (un carburant liquide), jusqu'au méthane, forme la plus réduite ayant concentré le plus d'énergie.

Un nouveau pas vers une transition énergétique

Si la plupart des processus connus utilisent des catalyseurs basés sur des métaux rares et précieux, les deux chercheurs ont développé un catalyseur à base de fer, un métal abondant, accessible et peu coûteux sur Terre. Aucun autre catalyseur moléculaire n'avait permis à ce jour de réaliser la réduction complète du CO2 en CH4. Ce processus catalytique fonctionne à pression et température ambiantes, en utilisant la lumière solaire comme seule source d'énergie, et ouvre la voie à une utilisation circulaire du CO2.

En démontrant que la combinaison de la lumière solaire et d'un catalyseur à base de fer est capable de transformer le CO2 en une molécule à fort contenu énergétique, le Laboratoire d'électrochimie moléculaire (université Paris-Diderot, CNRS) montre qu'il est possible de stocker l'énergie solaire renouvelable en une forme de carburant compatible avec les infrastructures industrielles et les réseaux d'énergie existants. Ces travaux ont été publiés dans la revue Nature le 17 juillet 2017.

Pour en savoir plus

Produire de l'énergie du CO2 à partir de bactéries

Article de Nathalie Mayer publié le 24 février 2017

Pour limiter les effets sur le climat du dioxyde de carbone (CO2), on peut travailler à réduire son émission dans l'atmosphère. On peut également chercher un usage à ce gaz à effet de serre réputé indésirable. Et pourquoi ne pas en tirer de l'énergie ? C'est l'idée de scientifiques britanniques qui veulent faire travailler des bactéries.

Les records de concentration en dioxyde de carbone (CO2) dans notre atmosphère ne cessent de tomber, à tel point que le point de non-retour semble atteint. Mais les scientifiques ne sont pas du genre à baisser les bras. En attendant que de vraies mesures de limitation des émissions de CO2soient adoptées et respectées, ils réfléchissent à des solutions alternatives. Comme cette équipe de l'université du Kent (Royaume-Uni) qui cherche à comprendre comment convertir efficacement le CO2 en méthane utilisable pour produire de l’énergie.

Des organismes dits à métabolisme méthanogène pourraient s'en charger. Des bactéries produisent en effet du méthane (CH4) à partir de CO2. Ces organismes seraient même responsables du tiers du méthane rejeté dans notre atmosphère. Mais leur culture — et, de fait, l'industrialisation du procédé — reste compliquée.

Les organismes méthanogènes sont des organismes anaérobies stricts qui meurent en présence de dioxygène. On les trouve, entre autres, dans des milieux extrêmes tels que des déserts, dans des glaces ou, comme ici, dans des geysers. © tpsdave, Pixabay, DP

Mieux comprendre la biosynthèse du méthane

Ce qui permet à ces bactéries de produire aussi efficacement du méthane à partir de CO2, c'est le cofacteur F430, qui catalyse la réaction. Les chercheurs de l'université du Kent se sont donc naturellement demandé comment les bactéries en question parviennent à synthétiser ce cofacteur. Une question fondamentale dont les implications pourraient être grandes.

Ils sont finalement parvenus à identifier les protéines qui elles-mêmes catalysent la synthèse du cofacteur F430. De quoi espérer concevoir des bactéries tout aussi efficaces dans la conversion de CO2 en méthane, mais bien plus « dociles » et intégrables dans un processus industriel.

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