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Des nanofibres de carbone pour produire de l'essence synthétique

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Pourra-t-on continuer à rouler à l'essence lorsque les ressources en hydrocarbures seront épuisées ? Peut-être, si l'on en croit un groupe de chercheurs de l'université de l'Illinois à Chicago. Ils sont sur la piste d'un procédé de synthèse de l'essence particulièrement efficace avec un catalyseur singulier : des nanofibres de carbone.

Ces deux images de microscopie électronique à balayage (MEB, ou SEM pour Scanning Electron Microscopy en anglais) montrent les nanofibres de carbone utilisées pour produire du monoxyde de carbone à partir de CO2, une étape importante pour une future synthèse d'essence. Les barres rouges donnent l'échelle, avec respectivement à gauche et à droite 5 μm et 200 nm. © Bijandra Kumar et al., Nature Communications

Peter Diamandis, à l'origine du Google Lunar X Prize, est optimiste pour le futur de l'humanité au XXIe siècle. Il pense que la technologie est sur le point de connaître une révolution qui va nous conduire vers une ère d'abondance et non de raréfaction des ressources. Il y croit tellement qu'il se propose d'exploiter les richesses des astéroïdes avec l'un des fondateurs de Google. Un récent article publié dans Nature Communications a peut-être retenu son attention. Il concerne la possibilité de produire efficacement de l'essence et d'autres hydrocarbures à partir du gaz carbonique (CO2) au moyen de la nanotechnologie.

Depuis des décennies, les chimistes essayent de trouver une voie de synthèse efficace et peu coûteuse pour obtenir de l'essence de cette façon. La première étape à franchir était de réduire, comme on dit dans le jargon de la chimie, du CO2 en CO (monoxyde de carbone).

La réaction de réduction du CO2 découverte par les chimistes se déroule en trois étapes : la formation d'un complexe (EMIM-CO2 complex), l'adsorption du complexe sur les atomes de carbone réduits (EMIM-CO2 complex on reduced carbon atoms) et la formation de CO (released CO). © Bijandra Kumar et al., Nature Communications

Amin Salehi-Khojin, professeur de génie mécanique et industriel de l'université de l'Illinois à Chicago, avait déjà trouvé un début de solution avec ses collègues voilà quelque temps. Elle consistait à faire de la cocatalyse en deux étapes, à partir d'un liquide ionique d'abord, puis en utilisant de l'argent pour catalyser la dernière étape. Bien que plus efficace que les procédés de synthèse habituels du CO, ce procédé avait un coût qui restait un obstacle en raison justement de l'utilisation de l'argent.

Des nanofibres de carbone comme catalyseur

Les chercheurs ont donc exploré une autre voie, à savoir des nanofibres de carbone dopées avec des atomes d'azote. Les résultats obtenus ont été à la hauteur des espérances des chimistes. Mais en cherchant à mieux comprendre ce qui rendait cette synthèse si efficace, ils ont découvert que bien que les atomes d'azote soient importants pour le déroulement des réactions de réduction du CO2, ce sont les atomes de carbone qui jouent le rôle de catalyseur. Cela leur a ouvert de nouvelles perspectives.

En effet, cela signifie que l'on dispose d'un large éventail de molécules et de structures carbonées susceptibles d'offrir des voies de synthèse encore plus efficaces du CO, mais aussi à terme de l'essence et d'autres hydrocarbures. Les chercheurs s'interrogent d'ailleurs sur le potentiel du graphène. Les voitures du futur seront-elles électriques avec des piles à combustible, ou utiliseront-elles toujours de l'essence ?

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