Les scientifiques ont trouvé un moyen innovant de lutter contre les quantités massives de dioxyde de carbone que nous continuons à rejeter dans l’air, alors même que la crise climatique se développe autour de nous : transformer ce CO2 en un polymère organique utile.
La méthode récemment mise au point aspire les molécules de CO2 de l’air, sans dépenser beaucoup d’énergie dans le processus. Le matériau peut alors potentiellement être transformé en un ingrédient pour les emballages ou les vêtements.
L’arme secrète est un polymère de coordination poreux (PCP) composé d’ions métalliques de zinc.
Selon les scientifiques, ces ions sont capables de capturer sélectivement les molécules de CO2 avec une efficacité dix fois supérieure à celle des autres PCP. Qui plus est, le matériau est réutilisable, et fonctionnait encore à son efficacité maximale après 10 cycles de réaction.
“Nous avons réussi à concevoir un matériau poreux qui présente une grande affinité avec les molécules de CO2 et qui peut les convertir rapidement et efficacement en matériaux organiques utiles”, explique le chimiste des matériaux Ken-ichi Otake, de l’université de Kyoto, au Japon.
L’idée de la séquestration du carbone existe depuis un certain temps, mais la faible réactivité du dioxyde de carbone signifie qu’il est difficile de le capturer et de l’enfermer sans utiliser beaucoup d’énergie au passage – ce qui va à l’encontre du but recherché.
Les PCP (également connus sous le nom de cadres métallo-organiques ou MOF) pourraient être la clé pour surmonter cet obstacle. Celui présenté dans cette nouvelle étude utilise une astuce astucieuse : un composant organique doté d’une structure en forme d’hélice.
À l’aide d’une analyse structurelle aux rayons X, les chercheurs ont découvert que lorsque les molécules de CO2 s’approchent du PCP, sa structure moléculaire tourne et se réarrange, permettant au dioxyde de carbone d’être piégé dans le matériau.
Le PCP fonctionne essentiellement comme un tamis moléculaire, capable de reconnaître les molécules par leur taille et leur forme. Une fois que le matériau a fait son travail d’aspiration du CO2, il peut être réutilisé ou recyclé en tant que polymère organique. Les polymères organiques peuvent être transformés en polyuréthane, qui est utilisé dans les vêtements, les emballages, les appareils ménagers et dans de nombreux autres domaines.
Nous assistons à un certain nombre de progrès prometteurs dans le domaine du stockage du carbone. Au début de l’année, des scientifiques de l’université RMIT, en Australie, ont présenté un moyen de retransformer le CO2 en charbon, grâce à une réaction chimique impliquant le cérium métallique.
Une autre équipe de chercheurs, de l’université Rice aux États-Unis, a réussi à mettre au point un dispositif permettant de transformer le CO2 en carburant liquide : dans ce cas, le bismuth métallique est l’ingrédient clé, et l’acide formique est le résultat final.
Toutes ces idées nécessitent des recherches supplémentaires et doivent fonctionner à plus grande échelle, mais des progrès sont réalisés. Cela dit, elles ne doivent pas nous détourner du meilleur moyen de réduire la quantité de CO2 dans l’air et de ralentir le réchauffement de la planète : la réduction de nos émissions de carbone.
Il est clair que des mesures doivent être prises, et rapidement. Cette nouvelle méthode de conversion du CO2 pourrait bien devenir très importante pour nous à l’avenir, notamment parce qu’elle transforme quelque chose que nous ne voulons pas en quelque chose que nous voulons.
“L’une des approches les plus écologiques du piégeage du carbone consiste à recycler le dioxyde de carbone en produits chimiques de grande valeur, tels que les carbonates cycliques, qui peuvent être utilisés dans les produits pétrochimiques et pharmaceutiques”, explique Susumu Kitagawa, chimiste des matériaux à l’université de Kyoto.
La recherche a été publiée dans Nature Communications.