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Le texte suivant a été traduit automatiquement de l'allemand et n'a pas été post-édité.
Bonne nouvelle pour la protection du climat : le CO₂ , « tueur du climat », peut d’ores et déjà être éliminé de l’air et récupéré. Le hic : les procédés correspondants, déjà utilisés, consomment beaucoup d’énergie et sont donc inefficaces et peu rentables. C'est pourquoi une équipe de recherche interdisciplinaire, composée de l'Institut Fraunhofer pour la technologie des interfaces et des bioprocédés (IGB), de la chaire de chimie des polymères de l'Université de la Sarre et du Centre de recherche sur l'énergie solaire et l'hydrogène (ZSW), travaille actuellement à une solution innovante qui soit à la fois respectueuse de l'environnement et rentable. La clé réside dans des adsorbeurs d'un nouveau genre.
Le captage du CO₂peut s'effectuer par voie chimique ou par adsorption physique. Les procédés chimiques posent toutefois des défis majeurs, notamment en raison de la forte consommation d'énergie nécessaire à la régénération. C'est là qu'interviennent les partenaires du projetSAFE-CO₂.
Une nouvelle approche pour un captage du CO₂ plus économe en énergie
L'équipe de projet dirigée par le Dr Thomas Schiestel, chef du groupe Membranes au Fraunhofer IGB, se concentre sur le développement de nouveaux adsorbeurs à membrane thermosensibles dont les propriétés d' s varient en fonction de la température. Ceux-ci présentent une capacité élevée enCO₂, sont stables à long terme et se régénèrent déjà à basse température. L'institut s'appuie pour cela sur plus de 40 ans d'expérience dans le développement de membranes. « Notre objectif est de développer des adsorbeurs à membrane à base de polymères sous forme de lit d'adsorption structuré », explique Tobias Götz, le scientifique responsable au sein de l'IGB. « L'utilisation de membranes permet de minimiser la perte de charge lors du passage de l'air et donc lors de l'adsorption duCO₂. De plus, nous réduisons la consommation d’énergie en exploitant pleinement le potentiel des adsorbeurs deCO₂ thermosensibles grâce à leur intégration dans une membrane à pores ouverts. Nous en tirons un double avantage : nous réduisons la consommation d’énergie et contribuons à la lutte contre le changement climatique en rendant le CO₂ récupéré à nouveau utilisable. »
Modules intelligents avec des systèmes polymères thermosensibles comme adsorbantsde CO₂
Les travaux de Götz et de ses collègues à l’IGB se concentrent sur le développement des structures poreuses et la conception des modules. Les adsorbants utilisés proviennent du groupe de travail en chimie des polymères de l’Université de la Sarre. « Pour les modules à membrane, nous allons fabriquer des adsorbants deCO₂ thermosensibles sous forme de particules de microgel et de particules à structure cœur-coquille », explique le Prof. Dr.-Ing. Markus Gallei. Sa spécialité porte sur les « polymères intelligents », c'est-à-dire des matériaux capables de réagir à des stimuli externes provenant de leur environnement – par exemple à des changements dans le solvant, la température, la lumière ou le pH, ainsi qu'à des stimuli mécaniques, électriques ou magnétiques. « Les matériaux que nous utilisons dans le cadre de SAFE-CO₂réagissent aux variations de température. La transition de phase thermique ainsi générée permet d’influencer les propriétés de liaison du CO₂. Ils peuvent ainsi être utilisés dans les modules à membrane de l’IGB comme commutateurs entre l’adsorption et la désorption, afin de contrôler efficacement la capture duCO₂. »
Une autre étape du projet SAFE-CO2consiste à caractériser les adsorbeurs à membrane utilisés. Le ZSW de Stuttgart apporte son expertise dans ce domaine. Le ZSW se concentre sur la recherche et le développement dans le domaine des énergies renouvelables et sur le soutien à la mise sur le marché de nouvelles avancées technologiques. Le ZSW mène par ailleurs depuis plus de 30 ans des recherches sur les technologies decaptage direct duCO₂dans l’atmosphère. Outre le développement de sa propre technologie à base de fluide pour le captage direct de l’air (Direct Air Capture, DAC), le ZSW exploite le « DACLab », un laboratoire d’essai dans lequel différentes approches DAC sont étudiées et évaluées. « Notre contribution à SAFE-CO₂consiste à tester de manière approfondie les matériaux utilisés et à évaluer leur caractère écologique et économique par rapport aux solutions existantes », explique le Dr Marc-Simon Löffler, responsable du département Énergies renouvelables et procédés au ZSW.
Perspectives : une contribution à long terme à la protection du climat
Le projet SAFE-CO2 qui vient de démarrer s’étendra jusqu’en 2029. D’ici là, les participants souhaitent présenter un justificatif montrant que le captage direct du CO2 dans l’air est non seulement techniquement faisable, mais qu’il est également possible avec un faible apport énergétique et que la solution développée peut être utilisée sur une longue durée. Götz, expert de l’IGB, résume ainsi la situation : « À long terme, nous voulons que notre technologie aide à compenser les émissions inévitables. Pour cela, nous souhaitons miser sur des chaînes de valeur durables qui favorisent des processus neutres en carbone et soutiennent la transition vers une économie plus respectueuse de l’environnement. »
Financement
Le projet SAFE-CO2est financé par le ministère fédéral allemand de la Recherche, de la Technologie et de l'Espace (BMFTR) dans le cadre du programme CDRterra. Ce dernier se concentre sur la réduction des émissions de CO2. L'objectif est d'atteindre la neutralité carbone d'ici 2045. À cette fin, CDRterra soutient le développement de technologies et de procédés permettant de retirer durablement le dioxyde de carbone de l'atmosphère (Carbon Dioxide Removal). Le projet SAFE-CO2 bénéficie d'une subvention totale d'environ 1 260 000 euros.
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