- La capture et l’enfouissement du carbone sont l’un des moyens les plus prometteurs pour ralentir le rythme du changement climatique
- Des chercheurs de l’Université du Texas et d’ExxonMobil ont trouvé un moyen d’accélérer la formation de structures cristallines appelées hydrates qui peuvent stocker des milliards de tonnes de carbone pendant des siècles
- L’ajout de magnésium à la réaction a entraîné une augmentation de 3 000 fois le temps d’attente pour la formation d’hydrates, passant d’heures voire de jours à quelques minutes.
Il y a une course mondiale pour réduire la quantité de gaz nocifs dans notre atmosphère afin de ralentir le rythme du changement climatique, et une façon de le faire est de capturer et de séquestrer le carbone – en aspirant le carbone de l’air et en l’enfouissant. À ce stade, cependant, nous ne capturons qu’une fraction du carbone nécessaire pour réduire le changement climatique.
Des chercheurs de l’Université du Texas à Austin, en partenariat avec ExxonMobil, ont fait une nouvelle découverte qui pourrait grandement changer cela. Ils ont trouvé un moyen de surcharger la formation de structures cristallines à base de dioxyde de carbone qui pourraient un jour stocker des milliards de tonnes de carbone sous le plancher océanique pendant des siècles, voire pour toujours.
« Je considère le captage du carbone comme une assurance pour la planète », a déclaré Vaibhav Bahadur (VB), professeur agrégé au département de génie mécanique de la Cockrell School of Engineering et auteur principal d’un nouvel article sur la recherche en ACS Chimie et Ingénierie Durables. “Il ne suffit plus d’être neutre en carbone, nous devons être négatifs en carbone pour réparer les dommages causés à l’environnement au cours des dernières décennies.”
Ces structures, appelées hydrates, se forment lorsque le dioxyde de carbone est mélangé à de l’eau à haute pression et à basse température. Les molécules d’eau se réorientent et agissent comme des cages qui piègent les molécules de CO2.
Mais le processus démarre très lentement – cela peut prendre des heures voire des jours pour que la réaction démarre. L’équipe de recherche a découvert qu’en ajoutant du magnésium à la réaction, les hydrates se formaient 3 000 fois plus rapidement que la méthode la plus rapide utilisée aujourd’hui, en une minute seulement. Il s’agit du rythme de formation d’hydrates le plus rapide jamais documenté.
“La méthode de pointe aujourd’hui consiste à utiliser des produits chimiques pour favoriser la réaction”, a déclaré Bahadur. “Ça marche, mais c’est plus lent, et ces produits chimiques sont chers et peu respectueux de l’environnement.”
Les hydrates se forment dans les réacteurs. En pratique, ces réacteurs pourraient être déployés au fond de l’océan. En utilisant la technologie existante de capture du carbone, le CO2 serait extrait de l’air et acheminé vers les réacteurs sous-marins où les hydrates se développeraient. La stabilité de ces hydrates réduit la menace de fuites présente dans d’autres méthodes de stockage du carbone, comme son injection sous forme de gaz dans des puits de gaz abandonnés.
Trouver comment réduire le carbone dans l’atmosphère est à peu près un problème aussi important qu’il y en a dans le monde en ce moment. Et pourtant, dit Bahadur, seuls quelques groupes de recherche dans le monde étudient les hydrates de CO2 comme une option potentielle de stockage du carbone.
“Nous ne capturons qu’environ la moitié d’un pour cent de la quantité de carbone dont nous aurons besoin d’ici 2050”, a déclaré Bahadur. “Cela me dit qu’il y a beaucoup de place pour plus d’options dans le seau de technologies pour capturer et stocker le carbone.”
Bahadur travaille sur la recherche sur les hydrates depuis son arrivée à l’UT Austin en 2013. Ce projet fait partie d’un partenariat de recherche entre ExxonMobil et l’Energy Institute de l’UT Austin.
Les chercheurs et ExxonMobil ont déposé une demande de brevet pour commercialiser leur découverte. Ensuite, ils prévoient de s’attaquer aux problèmes d’efficacité – en augmentant la quantité de CO2 convertie en hydrates au cours de la réaction – et en établissant une production continue d’hydrates.
Référence : « Magnesium-Promoted Rapid Nucleation of Carbon Dioxide Hydrates » par Aritra Kar, Palash Vadiraj Acharya, Awan Bhati, Ashish Mhadeshwar, Pradeep Venkataraman, Timothy A. Barckholtz, Hugo Celio, Filippo Mangolini et Vaibhav Bahadur, 11 août 2021, ACS Chimie et Ingénierie Durables.
DOI : 10.1021/acssuschemeng.1c03041
La recherche a été financée par ExxonMobil et une subvention de la National Science Foundation. Bahadur a dirigé l’équipe, qui comprend également Filippo Mangolini, professeur adjoint au département de génie mécanique de Walker. Les autres membres de l’équipe comprennent : du Département de génie mécanique de Walker Aritra Kar, Palash Vadiraj Acharya et Awan Bhati ; du Texas Materials Institute de l’UT Austin Hugo Celio et des chercheurs d’ExxonMobil.
