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Posté par Redbran le Jeudi 20/07/2017 à 00:00
Vers une production de « carburant solaire »

© NASA
Une équipe de chercheurs du Laboratoire d'électrochimie moléculaire (Université Paris Diderot/CNRS) 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 (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ; il participe à la réaction mais il ne fait partie ni des produits, ni des réactifs et...) moléculaire à base de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, sous...). Cette découverte représente une avancée car le CO2 est une molécule particulièrement inerte (Inerte est l'état de faire peu ou rien.), rejetée en quantité massive (Le mot massif peut être employé comme :) par les activités humaines et dont l'impact sur le changement climatique est connu. Ces résultats ouvrent une nouvelle voie vers la production de « carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) solaire » et le recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui permet de réintroduire, dans le cycle de production d'un produit, des...) du CO2. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature le 17 juillet 2017.

Une photosynthèse « artificielle » pour recycler le CO2

Aujourd’hui considéré comme un déchet, le recyclage du CO2, utilisé en tant que matière première, est un défi majeur pour la recherche scientifique (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) et un enjeu politique de premier plan. Marc Robert et Julien Bonin ont mis au point (Graphie) un procédé capable de le convertir en méthane, principal composant du gaz naturel (Le gaz naturel est un combustible fossile, il s'agit d'un mélange d'hydrocarbures présent naturellement dans des roches poreuses sous forme gazeuse.) qui est la troisième source d’énergie la plus utilisée au monde (Le mot monde peut désigner :) après le pétrole et le charbon.

Au cours de ce processus, la molécule de CO2 perd progressivement ses atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est...) 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 (Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. Sa formule brute s'écrit CO et sa formule semi-développée C=O ou –C≡O+, la molécule est composée...) et de l’acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) 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.

Si la plupart des processus connus utilisent des catalyseurs basés sur des métaux rares et précieux, les deux chercheurs ont développé un catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ; il participe à la réaction mais il ne fait partie ni des...) à base de fer, un métal abondant, accessible et peu coûteux sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est...). Aucun autre catalyseur moléculaire n’avait permis à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son...) de réaliser la réduction complète du CO2 en CH4. Ce processus catalytique fonctionne à pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) et température ambiantes, en utilisant la lumière solaire comme seule source d’énergie, et ouvre la voie à une utilisation circulaire du CO2.

Un nouveau pas vers une transition énergétique

En démontrant que la combinaison (Une combinaison peut être :) 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 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.

Référence publication:
Visible-light driven methane formation from CO2 with a molecular iron catalyst. Nature, le 17 juillet 2017 Heng Rao, Luciana C. Schmidt, Julien Bonin, Marc Robert

Contacts chercheurs:
Marc ROBERT - Université Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur...) Diderot/CNRS
Julien BONIN - Université Paris Diderot/CNRS

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Source: CNRS
 
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