L’anxiété suscitée par l’augmentation des applications de silice aminée hyperramifiée concerne moins la technologie que le calendrier. Nous connaissons le principe. Les niveaux de dioxyde de carbone augmentent. Les climatologues conviennent que les humains sont un facteur majeur, même si l’on entend encore des arguments selon lesquels il s’agit d’un cycle naturel. Nous surfons sur cette vague, que cela nous plaise ou non. Pour ralentir cette dérive, les chercheurs recherchent des carburants qui ne rejettent pas de CO2 comme le fait l’essence.
Les biocarburants comme l’éthanol cellulosique issu du maïs ou du panic raide sont utiles. Ils réduisent les émissions jusqu’à 85 pour cent par rapport aux combustibles fossiles. C’est important. Mais ce n’est pas nul. L’hydrogène est plus propre. Brûlez-le dans un moteur et le seul résultat est de l’eau. L’électricité éolienne ou solaire est encore meilleure car elle ne produit aucune émission au point d’utilisation. Le problème, c’est la maturité. Ces technologies sont encore en développement. Ils sont confrontés à des obstacles de taille, tels que des coûts élevés et un faible rapport énergétique net. Vous mettez plus d’énergie pour fabriquer le carburant que vous n’en obtenez en le brûlant.
Le pétrole dirige toujours le monde. Il propulse les avions, les camions de marchandises et les centrales électriques. Il domine l’économie mondiale. La question devient alors évidente. Si nous ne pouvons pas encore nous échapper du pétrole, pourquoi ne pas capter le CO2 qu’il libère ?
C’est exactement ce sur quoi enquêtent le professeur Chris Jones et son équipe du Georgia Institute of Technology. Ils ont développé un matériau appelé silice aminée hyperbranchée (HAS). Il capte et stocke les émissions de dioxyde de carbone. La grande question demeure. Verra-t-on bientôt des sorties d’échappement faites de ce matériau ? Et qu’est-ce que le HAS exactement ?
Comprendre l’aminosilice hyperbranchée
Le nom est long, mais le concept est simple. HAS est une structure chimique conçue pour capter les molécules de CO2. Il agit comme une éponge pour les émissions de carbone. L’équipe de Georgia Tech a conçu ce matériau spécifique pour combler l’écart entre la dépendance actuelle au pétrole et la nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Il ne s’agit pas d’un remplacement de carburant. Il s’agit d’une stratégie de contrôle des émissions.
Le matériau fonctionne en interagissant avec les gaz d’échappement. Au lieu de laisser le CO2 s’échapper dans l’atmosphère, le HAS s’y fixe. Ce processus stocke le carbone sous une forme stable. Cela empêche le gaz de contribuer à l’effet de serre. La technologie est encore en phase de recherche. Ce n’est pas quelque chose que vous pouvez installer sur votre véhicule actuel aujourd’hui. Mais cela représente un changement dans notre façon de penser les moteurs à combustion interne.
Pourquoi se concentrer sur la capture plutôt que sur la conversion ? Parce que l’infrastructure pétrolière est trop solide pour être remplacée du jour au lendemain. Changer l’ensemble de la chaîne d’approvisionnement mondiale du pétrole brut à l’hydrogène ou à l’électricité renouvelable prend des décennies. La capture des émissions à la source constitue une passerelle. Cela permet aux systèmes existants de fonctionner avec une empreinte climatique plus faible.
La science derrière le HAS repose sur sa composition chimique. La partie « aminosilice » fait référence aux liaisons silicium-oxygène auxquelles sont attachés des groupes amine. Ces groupes amine sont réactifs. Ils ont une grande affinité pour le dioxyde de carbone. La structure « hyperbranchée » augmente la surface disponible pour ces réactions. Plus de surface signifie plus de CO2 capturé par unité de matériau. Cette efficacité est essentielle pour rendre la technologie viable dans les applications automobiles.
Les défis pratiques du captage du carbone
Il n’y a pas de repas gratuit en ingénierie. Le HAS est confronté aux mêmes obstacles que les autres technologies de carburants alternatifs. Le coût est le plus grand obstacle. Production de produits chimiques spécialisés
Pourquoi les centrales électriques battent les voitures en termes d’émissions de carbone
Mettons les calculs au clair. Vous pourriez supposer que le tuyau d’échappement est le plus gros problème. Ce n’est pas le cas. Aux États-Unis, le charbon représente 50 pour cent de l’énergie fournie par le réseau. À l’échelle mondiale, la production d’électricité est responsable de 26 % des émissions de CO2. Transport? Seulement 13 pour cent. Les voitures sont un symptôme. Les cheminées en sont la source.
C’est pourquoi le Dr Chris Jones du Georgia Institute of Technology ne regarde pas votre pot d’échappement. Il observe les gaz de combustion sortant des cheminées industrielles. Le matériau en question est de la silice aminée hyperramifiée, ou HAS. On dirait du sable blanc. C’est une poudre. Mais à l’intérieur, la structure est complexe.
Jones et son équipe ont utilisé la liaison covalente pour relier les amines (composés organiques à base d’azote) à la silice (quartz). Le résultat crée une structure arborescente avec de nombreuses branches. Aux extrémités de ces branches se trouvent des sites aminés. Ces sites sont conçus pour capturer les molécules de CO2 et les retenir.
Comment fonctionne le processus de capture
Lorsque les gaz de combustion traversent ce composé, le CO2 est piégé. Ça colle. Cela ne s’éloigne pas. Pour le récupérer, il faut chauffer le matériau. Une fois libéré, le dioxyde de carbone peut être capté et stocké. Il s’agit de la séquestration du carbone.
Mais il ne s’agit pas seulement d’enterrer le gaz. Il existe un cas d’utilisation. En Louisiane, une entreprise cultive des algues pour produire du biocarburant. Ils nourrissent les algues captées en CO2. Les algues poussent. Le carburant est fabriqué. Le cycle se répète.
Cette approche présente des avantages distincts par rapport aux méthodes plus anciennes. Premièrement, il est recyclable. L’équipe de Georgia Tech a testé un seul lot 12 fois. Il n’y a pas eu de baisse notable de la capacité d’adsorption. Deuxièmement, il gère bien l’humidité. La vapeur d’eau est toujours présente dans les gaz de combustion, ce qui tue généralement les autres méthodes de captage. L’HAS s’en fiche. Enfin, l’apport énergétique est faible. La seule énergie nécessaire est la chaleur nécessaire pour libérer le CO2 ultérieurement.
Les obstacles de l’ingénierie
Ce n’est pas encore une solution parfaite. Il y a des points de friction. La réaction entre le CO2 et les sites amines génère de la chaleur. Le matériau fonctionne mieux à des températures fraîches. Les ingénieurs sont donc confrontés à un problème de gestion thermique. Ils doivent éliminer rapidement la chaleur générée pour que la reliure reste efficace.
Ensuite, il y a l’application physique. Comment mettre ça dans une cheminée ? Est-ce que vous l’emballez comme du sable ? Créez-vous des disques amovibles qui scellent les ouvertures de la pile ? Ce sont des questions pratiques d’ingénierie qui restent ouvertes.
L’essentiel
Votre voiture aura-t-elle un pot d’échappement HAS ? Probablement pas. Stocker le carbone de chaque véhicule est trop coûteux et inefficace. L’échelle est fausse.
Mais si Georgia Tech parvient à nettoyer les cheminées, l’impact sera énorme. Vous ciblez la plus grande source d’émissions, pas la plus petite. C’est une stratégie différente. C’est un swing plus important. Et s’ils parviennent à résoudre les problèmes de chaleur et d’application, cela constituera une voie viable pour réduire les niveaux mondiaux de CO2. Les algues en Louisiane poussent déjà. La question est de savoir si les cheminées suivront.
