Développement d’une nouvelle méthode pour capter efficacement le dioxyde de carbone dans l’atmosphère

• Une équipe du département de chimie de l’Université d’Helsinki a développé une nouvelle technologie de capture du dioxyde de carbone utilisant un composé superbase-alcool
• 1 g de ce composé absorbe directement 156 mg de CO₂ et ne réagit pas avec les autres composants de l’air comme l’azote ou l’oxygène
• Le CO₂ capturé peut être libéré et réutilisé par un simple chauffage à 70°C pendant 30 minutes, avec une meilleure efficacité énergétique que les technologies existantes nécessitant un traitement thermique à plus de 900°C
• Le composé est non toxique et peu coûteux ; il conserve 75 % de ses performances après 50 réutilisations, et 50 % après 100
• Les chercheurs prévoient de tester ce composé dans une usine pilote à échelle de démonstration et travaillent au développement d’une version solide combinée à de la silice ou à de l’oxyde de graphène

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Développement d’un nouveau composé pour la capture du dioxyde de carbone

• Le département de chimie de l’Université d’Helsinki a développé un nouveau composé capable de capter directement le dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère
  • Le composé est constitué d’une combinaison de superbase et d’alcool
  • 1 g de composé absorbe 156 mg de CO₂ et ne réagit pas avec les autres gaz atmosphériques comme l’azote ou l’oxygène
• Il offre une capacité d’absorption supérieure aux technologies de capture existantes et reste efficace même dans de l’air ambiant non traité

Efficacité de libération et de recyclage du CO₂

• Le CO₂ capturé peut être facilement libéré par un chauffage à 70°C pendant 30 minutes
  • Le CO₂ libéré peut être récupéré sous forme pure et réutilisé
  • Les composés existants nécessitaient des températures supérieures à 900°C, alors que ce nouveau composé peut être régénéré à basse température
• Le composé est réutilisable et conserve 75 % de sa capacité d’absorption après 50 utilisations, puis 50 % après 100

Composition et caractéristiques du composé

• Les chercheurs ont testé diverses bases afin de trouver la combinaison la plus adaptée
  • Ils ont finalement obtenu le composé optimal en associant 1,5,7-triazabicyclo[4.3.0]non-6-ene (TBN) à de l’alcool benzylique
• Le composé est non toxique et tous ses composants peuvent être produits à faible coût
• Les expériences ont duré plus d’un an afin d’identifier la combinaison optimale

Projet d’application à l’échelle industrielle

• Les chercheurs prévoient de faire passer ce composé d’expériences à l’échelle du gramme à une usine pilote de taille industrielle
  • Pour cela, le composé liquide devra être transformé en forme solide
  • Ils prévoient de l’associer à de la silice (silica) ou à de l’oxyde de graphène (graphene oxide) afin de renforcer son interaction avec le CO₂

Importance de cette recherche

• Cette technologie est considérée comme une solution durable de capture du carbone, grâce à ses caractéristiques de basse température, faible coût et non-toxicité
• Des essais de démonstration doivent être menés afin de vérifier son potentiel d’application industrielle
• La recherche a été dirigée par la chercheuse postdoctorale Zahra Eshaghi Gorji et présentée comme un résultat de recherche innovant de l’Université d’Helsinki

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Avis sur Hacker News

• Pour résumer un commentaire que j’avais déjà écrit auparavant, si séparer le CO2 de l’air est si difficile, c’est parce que sa concentration est extrêmement faible
  En gros, l’air est composé d’environ 78 % d’azote, 21 % d’oxygène, 0,9 % d’argon, et le CO2 représente à peine 0,04 %, soit pratiquement du niveau de l’erreur d’arrondi
  C’est pourquoi l’approche consistant à « ne pas l’émettre dès le départ, ou à le capter directement à la source » est bien plus réaliste

  • J’ai moi aussi toujours eu du mal à imaginer qu’on puisse extraire efficacement le CO2 de l’air comme si on re-séparait les ingrédients d’un gâteau
    Il est tellement dilué dans toute l’atmosphère que je doute qu’on puisse créer un gradient de concentration significatif à l’échelle du temps humain
  • En revanche, dans des endroits où la concentration de CO2 est élevée, comme les cheminées d’usine, ce type de technologie pourrait être utile
  • Fondamentalement, ne pas produire de CO2 est bien plus efficace que de chercher à l’éliminer
    Sauf pour quelques cas exceptionnels comme l’aviation, je pense qu’il vaut largement mieux consacrer l’énergie au solaire, à l’éolien, aux batteries, à l’isolation ou aux pompes à chaleur
  • Je me demande aussi si la baisse des capacités cognitives est due au CO2 lui-même, ou si la vraie cause n’est pas plutôt le manque d’oxygène
  • Cela dit, les plantes s’en sortent très bien

• La recherche dans ce domaine est intéressante en soi et les possibilités d’application sont nombreuses, mais l’élimination du CO2 à l’échelle planétaire est irréaliste en pratique
  Au final, la seule solution est de « moins émettre dès le départ »
  S’il n’y a pas de volonté politique pour cela, j’ai du mal à croire qu’il y en aura pour mettre en place d’énormes systèmes de captage et de stockage

  • Je suis d’accord sur la nécessité d’une volonté politique, mais je pense que concevoir et faire fonctionner le système peut se faire même sans consensus politique explicite
    Je me demande si ce n’est pas justement la partie où « nous » devons coopérer qui exige, au fond, cette volonté politique
  • Cela dit, si le carbone capté est converti en matière première chimique ou en carburant de synthèse via le procédé Fischer–Tropsch, il pourrait y avoir une viabilité économique
    Le problème relève moins de l’efficacité énergétique que de l’efficacité volumique : aujourd’hui, les adsorbants ne capturent que quelques dizaines de grammes de CO2 par kilogramme
    Si ces matériaux s’améliorent, une application industrielle devient envisageable
    À noter que des plantes comme le cottongrass peuvent pousser dans la toundra, ce qui permettrait à la fois le captage du carbone et la production de biomatériaux
  • Une autre approche consiste à faire du captage concentré à la sortie d’installations fortement émettrices, comme les centrales électriques ou les cimenteries
  • Dans les secteurs où le stockage sur batterie est difficile, produire du carburant à partir de l’air pourrait aussi être utile
    Quand le prix de l’électricité est bas, cela pourrait même devenir économique, et si cela remplace l’extraction de combustibles fossiles, on pourrait se rapprocher d’un zéro émission nette
  • Même si cela ne semble pas nécessaire aujourd’hui, il faudra continuer à travailler dessus, car même après le zéro net, il restera encore beaucoup de CO2 dans l’atmosphère

• Au rythme actuel des émissions, il est possible qu’on ait besoin de scrubbers de CO2 domestiques d’ici vingt ans
  Aujourd’hui, la norme, c’est la chaux sodée (Ca(OH)₂), qui absorbe environ 250 mg de CO2 par gramme
  L’avantage de cette nouvelle technologie, c’est qu’elle peut être réutilisée après chauffage, ce qui pourrait la rendre utile pour la purification de l’air intérieur

  • Quand la concentration de CO2 est élevée, on observe une dégradation des fonctions cognitives
    Il n’est pas rare que l’air intérieur monte à 2000–3000 ppm, et une baisse de concentration commence dès 700–1000 ppm
    Les systèmes de ventilation avec échangeur de chaleur peuvent aider
  • L’avantage du nouveau matériau, c’est qu’il est liquide
    Les absorbants de recherche existants sont eux aussi réversibles, mais le problème est qu’ils consomment beaucoup d’énergie
  • Si cela fonctionne à 160°F (environ 70°C) et reste non toxique, il pourrait y avoir un potentiel domestique
    Cela pourrait aussi améliorer la qualité de l’air dans les écoles
    Mais le vrai défi, c’est le traitement après captage
  • Je serais curieux de connaître la base de cette estimation de « vingt ans »
  • Je me demande aussi si ce type de technologie pourrait servir à la production de ciment

• À l’heure actuelle, les réservoirs de carbone d’origine biologique sont la méthode de séquestration la plus efficace
  Les stockages humides de biochar et les stockages secs en blocs de carbone semblent prometteurs
  Ces approches sont sobres en énergie et modulaires, donc plus réalistes que le DAC, et pourraient même servir de base à un système monétaire fondé sur le carbone

• Le captage direct dans l’air (DAC) n’est pas économiquement viable à cause de ses limites de passage à l’échelle
  Le captage près des sources d’émission est plus réaliste, mais reste impossible sans subventions
  Dans le cadre de l’IRA, on parle d’environ 50 dollars par tonne

  • Fondamentalement, supprimer les sources d’émission est préférable au captage, mais au bout du compte il faudra aussi capter dans l’air
  • Le DAC n’est pas soutenable, donc des alternatives comme le CCS à base de biomasse océanique me paraissent préférables
    Par exemple, récolter à grande échelle des algues ou du phytoplancton pour les séquestrer
  • Malgré tout, si on n’élimine pas le CO2 accumulé depuis la révolution industrielle, on ne pourra pas faire redescendre les températures
    C’est comme une dette que nous avons contractée, et son remboursement demandera une quantité d’énergie d’une ampleur presque inimaginable
    Je doute qu’on règle cela dans les cinquante prochaines années
  • La question du stockage du CO2 se pose aussi
    En cas de fuite, on pourrait avoir une catastrophe humaine majeure, comme lors de la catastrophe du lac Nyos
    À choisir, j’aurais presque l’impression qu’il vaut mieux vivre à côté de déchets nucléaires

• Le titre de l’article serait plus juste sous la forme « méthode de captage du CO2 relativement efficace »
  Il ne s’agit pas d’une efficacité absolue, mais d’une amélioration par rapport aux solvants existants

  • J’avais autrefois donné à mes étudiants un exercice de conception sur l’élimination du CO2, et si l’efficacité théorique avait augmenté, c’était à cause de la hausse de la concentration de CO2 dans l’atmosphère
  • « Se rapprocher de l’efficacité théorique » et « être économiquement réalisable » sont deux choses totalement différentes

• Au final, c’est la viabilité économique qui décidera de tout
  Planter des arbres coûte moins cher, et si on tient compte des revenus du bois, cette méthode pourrait s’avérer inefficace

  • Mais il est impossible de planter suffisamment d’arbres à l’échelle mondiale
    Quand les forêts meurent, elles réémettent du CO2, donc il faut un stockage permanent
    Article connexe : The Guardian – Africa forests transformed from carbon sink to carbon source
  • La physique passe avant l’économie
    Pour ramener le CO2 atmosphérique au niveau de 1980, il faudrait déplacer des quantités de matière comparables à une chaîne de montagnes
    Il faudrait des millions de camions, et au bout du compte l’apport énergétique serait colossal
    Même si l’on plante des arbres, quelqu’un finira par les couper et les utiliser, donc il faudra les enfouir sous une forme énergétiquement défavorable
  • Même si l’on arrêtait complètement les émissions, il faudrait encore retirer le CO2 déjà accumulé
    Le reboisement à grande échelle est peu efficace à cause des émissions annexes liées au foncier, aux déplacements d’infrastructures et à la maintenance
    Au final, il faudra combiner captage du CO2 et technologies de réduction du rayonnement solaire
  • Les plantes sont peu efficaces, mais elles ont l’avantage d’emballer le CO2 sous une forme stable
    Si on le capte sous forme gazeuse, le stockage de long terme est difficile, et des solutions comme les zones humides artificielles pourraient constituer une alternative
  • Les arbres mettent des décennies à pousser, donc ils ne sont pas adaptés à une réponse climatique à court terme

• L’océan est le meilleur dispositif de captage du carbone
  Ces dix dernières années, les algues sargassum ont explosé en quantité, peut-être à cause de l’augmentation du CO2
  Si on les récolte puis qu’on les enfouit dans des déserts ou des terres stériles, on pourrait à la fois fertiliser les sols et fixer du carbone

  • Les chiffres et les causes actualisés pour 2025 sont résumés dans un rapport de l’USF et un article d’ABC News
    L’analyse indique qu’après la sécheresse, les apports en phosphates ont fortement augmenté, favorisant la prolifération des algues
  • Mais récolter ces algues impliquerait inévitablement de consommer des combustibles fossiles, et je doute qu’on puisse alors obtenir un bilan carbone réellement négatif
    La plupart de ces grandes idées de séquestration finissent par ressembler à des fantasmes de mouvement perpétuel
  • L’augmentation de l’alcalinité des océans est une autre piste, mais elle provoque l’acidification des océans et la destruction des habitats
    Voir : Ocean Visions – Ocean Alkalinity Enhancement
  • Je ne vois pas pourquoi déplacer les algues vers la terre les amènerait à absorber davantage de CO2

• L’étude de recherche mentionnée dans l’article se trouve ici : article ACS
  La substance clé est une superbasse appelée 1,5,7-triazabicyclo[4.3.0]non-6-ene
  Les solutions aqueuses d’amines peuvent elles aussi être régénérées en dessous de 200°C, donc les médias semblent avoir fait du marketing exagéré

  • Petit trait d’humour : en lisant « technologie basée sur l’animation », j’ai cru qu’il s’agissait d’une recherche japonaise

• L’article ne mentionne pas le coût énergétique
  Ce liquide peut être réutilisé moins de 100 fois, et il faut le chauffer à 70°C pour libérer le CO2
  Au final, le captage, le chauffage et le traitement sont tous très énergivores
  Si capter 1 g de CO2 conduit à en émettre plus de 1 g, cela n’a aucun intérêt
  Tant que l’énergie zéro carbone ne deviendra pas très bon marché, une application à grande échelle restera difficile