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Des buckminsterfullerènes pour capturer le CO2 industriel

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La séquestration géologique du gaz carbonique produit par l'industrie et la génération d'énergie est aujourd'hui sérieusement envisagée. Mais avant de l'injecter dans le sol, il faut pouvoir le capturer. Des techniques existent depuis longtemps mais un groupe de chimistes américains vient d'en trouver une nouvelle très prometteuse, dérivée de la fameuse molécule en forme de ballon de football.

La molécule carbonée C60, allias le buckminsterfullerène, avait déjà été proposée pour stocker de l'hydrogène destiné à alimenter des piles à combustible. Elle se présente sur cette photo sous la forme d'une poudre noire. On peut s'en servir pour obtenir un composé aminé capable de stocker du gaz carbonique. © the Barron Research Group, Rice University

Au cours du XXe siècle les chimistes ont été amenés pour les besoins du développement de l'industrie à mettre au point différentes techniques pour traiter des mélanges de gaz afin d'en extraire une composante indésirable. L'une d'entre elles, devenue depuis standard sous le terme de traitement des gaz par les amines, consiste à séparer des gaz en utilisant des solutions aqueuses d'amines pour retirer des gaz acides comme le sulfure d'hydrogène (H2S) et le gaz carbonique.

Or, pour lutter contre le réchauffement climatique, il devient de plus en plus urgent de limiter le rejet industriel de CO2 en piégeant celui qui est produit avant qu'il ne rejoigne l'atmosphère. Comme les sources d'énergie deviennent aussi de plus en plus problématiques, il est important de trouver de nouvelles techniques pour capter le gaz carbonique et pouvoir le séquestrer géologiquement de la façon la plus efficace et la moins énergivore possible.

En utilisant du polyéthylènimine (PEI) avec du buckminsterfullerène, il est possible de synthétiser ce composé brun spongieux. © the Barron Research Group, Rice University

Les nanosciences pour lutter contre le réchauffement climatique

Mais comment capter le dioxyde de carbone ? Les nanosciences pourraient y aider, affirment des chercheurs de la Rice University, qui viennent de publier dans la revue Nature. Les nanotubes de carbone sont souvent des emblèmes des possibilités offertes par les nanotechnologies et une autre star de la physique du solide et de la chimie, cousine elle aussi du graphène, est la molécule composée de 60 atomes de carbone qui a été découverte par les prix Nobel Richard Smalley, Robert Curl et Harold Kroto en 1985, les deux premiers étant alors professeurs à la Rice University. Cette molécule en forme de ballon de football est devenue célèbre sous le nom de buckminsterfullerène ou encore de buckyball.

Le nouveau composé, utilisable pour traiter des gaz par les amines, peut absorber un cinquième de sa masse en dioxyde de carbone, mais aucune quantité mesurable de méthane. © the Barron Research Group, Rice University

Les chercheurs annoncent maintenant qu'ils ont réussi à la combiner avec un polymère, le polyéthylènimine (PEI), afin d'obtenir une nouvelle forme de traitement des gaz par les amines. Le composé aminé qu'ils ont synthétisé devait être en mesure de capturer efficacement et de façon sélective du gaz carbonique mais pas du méthane. Il doit aussi permettre une extraction facile de ce gaz carbonique avec le moins d'énergie possible. Les composés aminés que l'on utilise déjà nécessitent d'être chauffés à 140 °C.

Bien que l'emploi de buckminsterfullerène soit coûteux, le nouveau matériau obtenu par les chimistes n'a pas besoin d'être porté à une température aussi élevée pour jouer son rôle. On peut donc sur ce point faire des économies et pas seulement en énergie.

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