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Des scientifiques de l'Université de la Sarre et de la htw saar montrent dans un article conjoint comment stocker efficacement et à moindre coût le CO2 à l'aide de matériaux de haute technologie. Leur article a été publié dans la revue Advanced Functional Materials.
Le texte suivant a été traduit automatiquement de l'allemand et n'a pas été post-édité.
C'est en quelque sorte le Saint Graal des sciences (appliquées) : partout dans le monde, des scientifiques recherchent les méthodes les plus efficaces possibles pour collecter le CO2 dès sa formation, puis soit le stocker en toute sécurité, soit le détruire, soit le recycler. Il existe certes actuellement des procédés courants pour capturer (en anglais : capture) et stocker (stockage). Cependant, ces technologies CCS sont toutes assez coûteuses (entre 50 et 150 dollars par tonne de CO2 ) et leur efficacité est limitée. Même les procédés permettant d'éliminer le CO2 déjà émis dans l'atmosphère (technologies à émissions négatives, NET) ne peuvent à eux seuls réduire de manière significative la quantité de « gaz à effet de serre ».
Il est donc nécessaire de trouver de nouvelles solutions pour faire face à ce problème urgent, car le changement climatique progresse rapidement, sans se laisser impressionner par les tempêtes, les sécheresses et la fonte des glaces due à l' . Outre l'approche incontestablement la meilleure, qui consiste à ne rejeter si possible aucun dioxyde de carbone, les scientifiques recherchent également des méthodes complémentaires pour maîtriser les émissions de CO2 qui restent encore considérables. Il faut ici recourir à des solutions locales économes en ressources au niveau de la production directe, mais aussi à des technologies mobiles de capture du carbone.
Outre le CSC et les NET, une autre possibilité de piéger le gaz consiste à utiliser des matériaux organiques dits « réactifs aux stimuli » (également appelés « stimuli-responsifs »). Markus Gallei, professeur de chimie des polymères à l'université de la Sarre, sait ce que cela signifie. Avec son collaborateur Jian Zhou et Marc Deissenroth-Uhrig, professeur en énergies renouvelables à la htw saar, il a récemment publié un article de synthèse sur ce type de captage du CO2dans la revue spécialisée de renom « Advanced Functional Materials ». Cet article a même fait la couverture du dernier numéro imprimé.
« Ces technologies se concentrent sur la « commutabilité » pour absorber ou libérer du CO2», explique Markus Gallei. En exposant un matériau donné à un stimulus, ce matériau peut absorber du CO2et le libérer de manière ciblée lorsque le stimulus est activé. Ce stimulus peut être la température, l'électricité, une contrainte mécanique, la lumière, le pH ou encore le magnétisme. « Ces stimuli peuvent également être combinés entre eux. Nous pourrions ainsi développer des systèmes compacts et efficaces à base de plastiques intelligents et de matériaux organiques qui, contrairement aux systèmes actuels, nécessitent beaucoup moins d'énergie. C'est l'un des principaux problèmes des systèmes CCS courants », explique Markus Gallei, qui a axé ses recherches sur le développement de polymères efficaces. Certains de ses projets de recherche portent sur la question de savoir comment le CO2 peut être capturé et surtout relâché de la manière la plus économe possible en ressources.
« Il est essentiel que le CO2 soit aussi pur que possible pour pouvoir être utilisé dans ces matériaux sensibles aux stimuli », explique le chimiste. C'est pourquoi ces procédés ne conviennent pas à toutes les sources de CO2 d'origine humaine. « La production d'acier, par exemple, génère encore beaucoup d'autres substances en plus du CO2. Dans ce cas, ces méthodes ne seraient pas les plus adaptées. Mais pour les « moteurs à combustion mobiles » ou dans les petites entreprises industrielles, des systèmes compacts basés sur ce principe pourraient être utilisés », explique Markus Gallei.
« On peut bien sûr se demander : "Qu'y a-t-il de nouveau là-dedans ?" », concède le professeur de chimie. En effet, d'un point de vue strictement scientifique, lui et ses collègues ne rapportent rien de nouveau dans cet article, ils se contentent « seulement » de résumer l'état actuel de la technique dans ce domaine. « Mais jusqu'à présent, une telle vue d'ensemble faisait effectivement défaut dans la littérature spécialisée. Les technologies sur lesquelles nous nous concentrons ne sont pas encore toutes établies, mais elles offrent, à notre avis, un grand potentiel. » Le fait que l'article soit publié dans une revue spécialisée très réputée telle que Advanced Functional Materials (facteur d'impact 19) et qu'il fasse même la une est la preuve que Markus Gallei, Marc Deissenroth-Uhrig et Jian Zhou ont vu juste dans leur évaluation.
Le fait que cette idée soit venue de trois auteurs originaires de Sarre n'est pas non plus une coïncidence. « Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet ENFOSAAR, financé par le Land de Sarre grâce au fonds de transformation sarrois », explique Markus Gallei. Dans le cadre de ce consortium de 23 millions d'euros, la htw saar et l'université, en collaboration avec le Fraunhofer IZFP, l'institut IZES et le DFKI, étudient comment réussir la transformation nécessaire pour faire face au changement climatique et aux mutations structurelles. « Grâce au fonds de transformation, la Sarre peut donc jouer un rôle de premier plan dans la résolution des questions d'avenir », résume Markus Gallei.
Si leur travail peut servir de référence et d'inspiration à d'autres scientifiques du monde entier pour leurs propres recherches, c'est déjà une grande victoire. Car pour maîtriser la concentration de CO2dans l'atmosphère, il ne suffit pas d'une seule solution miracle. Il s'agit plutôt de nombreux petits « Graals » qui doivent déployer leurs effets ensemble pour éliminer le gaz de l'air ou l'empêcher d'y parvenir. Et certains de ces « Graals » pourraient trouver leur origine en Sarre.
Publication originale :
J. Zhou, M. Deissenroth-Uhrig et M. Gallei, « Advances in Stimuli-Responsive Organic Materials and Polymers toward Intelligent CO2Capture ». Adv. Funct. Mater. (2025) : e20959. https://doi.org/10.1002/adfm.202520959
Informations complémentaires :
Prof. Dr.-Ing. Markus Gallei
Tél. : (0681) 3024840
E-mail : markus.gallei(at)uni-saarland.de
