Cette invention permet une capture du carbone très efficace et peu coûteuse

Face à l'urgence climatique, l'amélioration des technologies de capture du CO₂ se révèle essentielle pour réduire les émissions industrielles. Les chercheurs de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ont fait une avancée notable en développant des membranes de graphène aussi fines qu'un atome, intégrant de l'azote pyridinique. Cette innovation pourrait transformer la manière dont les industries gèrent leurs émissions de dioxyde de carbone.


Les émissions de CO₂ des centrales électriques, cimenteries, aciéries et incinérateurs de déchets représentent un défi majeur. Actuellement, les méthodes de capture du carbone sont souvent énergivores et coûteuses, limitant leur adoption à grande échelle. Pour surmonter ces obstacles, les scientifiques explorent de nouvelles technologies, telles que le captage, l'utilisation et le stockage du carbone (CCUS), afin de rendre ces processus plus efficaces et économiques.

Le graphène, matériau réputé pour ses propriétés exceptionnelles, est au cœur de cette innovation. L'équipe dirigée par Kumar Varoon Agrawal de l'EPFL a développé des membranes de graphène avec des bords de pores enrichis en azote pyridinique, améliorant significativement la capture du CO₂. Ces membranes démontrent un équilibre remarquable entre perméance et sélectivité, deux caractéristiques essentielles pour un captage efficace du carbone.

La fabrication de ces membranes implique plusieurs étapes avancées. D'abord, les chercheurs synthétisent des films de graphène monocouche par dépôt chimique en phase vapeur sur une feuille de cuivre. Ensuite, des pores sont créés par oxydation contrôlée à l'ozone, suivie d'un traitement à l'ammoniac pour intégrer l'azote pyridinique aux bords des pores. Cette méthodologie assure une intégration précise de l'azote, essentielle pour la performance des membranes.

Les résultats sont impressionnants: ces membranes présentent un facteur de séparation CO₂/N₂ de 53 pour des flux gazeux contenant 20 % de CO₂. Pour des concentrations aussi faibles que 1 % de CO₂, le facteur de séparation dépasse 1 000. Ces performances exceptionnelles démontrent le potentiel de ces membranes pour des applications industrielles même dans des conditions de faible concentration de CO₂.

Le processus de préparation des membranes est non seulement efficace mais aussi scalable, permettant la production à l'échelle centimétrique. Cette évolutivité est essentielle pour leur déploiement à grande échelle dans des environnements industriels. L'équipe de l'EPFL envisage maintenant de produire ces membranes par un processus continu, ouvrant la voie à une adoption industrielle large et à des réductions significatives des coûts et besoins énergétiques des processus de capture du carbone.

L'incorporation de ces membranes pourrait transformer radicalement les pratiques industrielles en matière de gestion des émissions de CO₂. En offrant une solution plus durable et économique pour le CCUS, cette technologie représente un pas en avant majeur dans la lutte contre le changement climatique.