La chimie supramoléculaire pour capturer plus efficacement le CO2

Une des techniques pour piéger le CO₂ utilise des amines, molécules organiques azotées avec lesquelles ce gaz se lie facilement. Des chimistes du CNRS montrent que, lorsque ces amines sont enfermées dans une molécule cage (capable d'encapsuler d'autres molécules) par chimie supramoléculaire, la capture du gaz devient bien plus efficace. Ces résultats sont à retrouver dans le Journal of the American Chemical Society.


Parmi les différentes technologies visant à capturer le CO₂ gazeux, une des techniques les plus efficaces utilise des amines, une famille de molécules organiques azotées avec lesquelles ce gaz à effet de serre est susceptible de réagir. Se forment alors en parallèle deux produits de réaction: des carbonates d'ammonium, composés qui trouvent une large gamme d'applications domestiques et industrielles dans l'agroalimentaire (régulateur d'acidité, agent levant...), et des carbamates d'ammonium, source d'ammoniac largement utilisée dans l'industrie et qui intervient dans la synthèse de l'urée massivement utilisée comme engrais.

Cependant le déploiement à grande échelle de cette technologie est entravé par des coûts énergétiques de mise en oeuvre trop élevés. D'où la nécessité de trouver de nouvelles formulations d'amines susceptibles de capturer des quantités plus importantes de gaz carbonique pour un coût énergétique identique, voire moins élevé.

Dans ce contexte, des chimistes de l'Institut de chimie et biochimie moléculaires et supramoléculaires (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1) montrent que la formation de complexes supramoléculaires entre une molécule organique qui joue le rôle de cage et des polyamines déplace les équilibres de capture du CO₂ dans l'eau vers la formation quasi-exclusive de carbonates d'ammonium, menant à une quantité de CO₂ piégé par polyamine bien plus importante. Ils analysent les réactions en termes d'énergie mise en jeu lors de ces déplacements d'équilibres impliquant des liaisons covalentes et non covalentes.

Au-delà des nouvelles connaissances fondamentales, cette étude souligne le rôle que la chimie supramoléculaire pourrait jouer dans ce défi environnemental majeur.

Rédacteur: CCdM

Référence:
T. Chetot, F. Marocco Stuardi, A. Forot, M. Ducreux, A. Baudouin, E. Chefdeville, F. Perret, L. Vial, J. Leclaire.
Switching between Non-isoenergetic Dynamic Covalent Reactions using Host-guest Chemistry
J. Am. Chem. Soc. 2024
doi.org/10.1021/jacs.4c03400