Recycler le CO2 pour en faire du carburant?

Cette découverte, importante pour la communauté scientifique, est «une première mondiale qui ouvre le champ des possibles», se réjouit Julien Bonin.
Photo: Jacques Nadeau Le Devoir Cette découverte, importante pour la communauté scientifique, est «une première mondiale qui ouvre le champ des possibles», se réjouit Julien Bonin.

Deux chercheurs français sont à l’origine d’une première mondiale : transformer du dioxyde de carbone en méthane, qui à l’avenir pourra par exemple servir de carburant. Ou comment recycler en partie le gaz à effet de serre, responsable du réchauffement climatique.

 

Et si on recyclait le CO2 pour en faire du carburant ?

 

Un carburant (le méthane) créé par du CO2 transformé grâce à de l’énergie solaire et à un catalyseur en fer, cela vous semble compliqué ? Pas tant que ça.

 

Le dioxyde de carbone (CO2) est le fameux gaz à effet de serre responsable de 63 % du réchauffement climatique causé par l’homme (à cause de ses voitures et de ses sites industriels notamment). Environ 35 milliards de tonnes de CO2 sont émises chaque année. Mais aujourd’hui, seulement 1 % des émissions de ce gaz qui donne la fièvre à la planète sont recyclées. De toute évidence, on peut faire mieux et plus vertueux.

 

C’est sur ce point que se sont penchés deux chercheurs français du Laboratoire d’électrochimie moléculaire de l’Université Paris-Diderot, dont les travaux ont été publiés dans la revue Nature le 17 juillet 2017.

 

Ensemble, ils ont mis au point un processus consistant « à stocker l’énergie solaire, qui est inépuisable, dans une molécule de CO2 afin de la transformer en méthane, explique Marc Robert, l’un de ces chercheurs. Lors de son exploitation, le méthane est brûlé et redevient du CO2 ».

 

« C’est un cycle circulaire du recyclage du CO2 », ajoute Julien Bonin, son collègue.

 

Cette découverte, importante pour la communauté scientifique, est « une première mondiale qui ouvre le champ des possibles », se réjouit Julien Bonin.

 

En effet, 90 % du gaz naturel est constitué de méthane. Celui créé à partir de CO2 pourrait donc être injecté dans le réseau de distribution et être valorisé sous forme d’électricité, de chaleur ou de carburant automobile.

 

« L’autre intérêt est de stocker l’énergie solaire en utilisant les infrastructures déjà existantes – comme les réservoirs et conduites de gaz – pour couvrir les besoins pendant une période où le solaire et l’éolien ne pourraient couvrir directement les besoins énergétiques », précise Julien Bonin.

 

Catalyseur à base de fer

 

En 2010-2011, ils commencent leurs recherches « sans avoir l’objectif de faire de l’énergie » : « On s’est focalisés sur l’utilisation d’un catalyseur [une molécule permettant d’augmenter la vitesse d’une réaction chimique] à base d’un métal très présent afin que le coût soit moindre », expliquent les chercheurs. Ce sera le fer, le métal « le plus abondant à la surface de la Terre ».

 

S’y ajoute l’utilisation d’une énergie renouvelable, la lumière solaire. Et cela fonctionne. Un carburant est créé à partir du CO2 : le méthane.

 

Ils ne sont pas les seuls à s’intéresser à cette transformation. Fin juin, des chercheurs australiens de l’Université d’Adelaïde ont ainsi mis au point leur propre catalyseur permettant la transformation, après en avoir testé une centaine. Le leur est fait d’un matériau fabriqué à partir d’un réseau organométallique au zirconium dopé au ruthénium.

 

« Ces travaux ont un réel intérêt scientifique, concède Marc Robert. Mais le zirconium est un métal moyennement abondant, dont les réserves sont estimées à environ 40 ans au rythme actuel d’utilisation. Quant au ruthénium, c’est un métal très rare et très cher. »

 

Imaginer des applications utilisant de tels métaux est illusoire. D’où l’intérêt d’un catalyseur à base de fer : 2400 mégatonnes de ce métal banal sont produites chaque année pour un prix de 0,16 euro le kilo. Ce qui revient tout de même 150 000 fois moins cher qu’avec le ruthénium.

 

Bactérie à méthane vert

 

Au Japon, des scientifiques se penchent sur la création de méthane à partir de CO2. Les chercheurs de l’Agence japonaise des sciences et technologies maritimes développent ainsi depuis 2010 leur processus, qui consiste à stocker à plusieurs kilomètres sous terre une bactérie avec du CO2, ce qui permettrait la création de méthane.

 

« Il faut des procédés simples, potentiellement implantables partout, sans risque particulier et utilisables à toutes les échelles, affirme Marc Robert. De ce point de vue, cultiver des bactéries sous terre pour produire du méthane paraît une solution bien complexe techniquement. »

Le procédé pourrait à terme être une solution pour produire du méthane vert

Pour développer à plus grande échelle leur processus, un « travail difficile » attend les deux chercheurs français et leur équipe : la compréhension des différentes étapes de cette transformation, au niveau moléculaire. Ce qui passe aussi par une recherche d’investissements : les chercheurs ont été contactés par des industriels « intéressés par les diverses applications et par le marché du biogaz en plein essor ».

 

Comme le soulignent les chercheurs, « le procédé pourrait à terme être une solution pour produire du méthane vert ». Ils regrettent néanmoins qu’il n’y ait pas plus d’investissements publics et privés pour soutenir les chercheurs français qui travaillent sur ces thématiques « alors qu’on vit le début d’une immense révolution sociétale et économique à l’échelle mondiale ».

 

Ce procédé qui, à terme, pourrait être une source d’énergie de substitution à l’énergie fossile, ne connaîtra pas une application industrielle avant au moins 10 ou 15 ans. Et il ne permettra pas d’empêcher l’émanation de CO2.

 

« Il ne faut pas attendre des scientifiques des solutions miracles, affirme Marc Robert. Pour réduire l’émission de CO2, la solution se trouve dans un mode de fonctionnement plus sobre : émettre moins de CO2, collectivement. »

 

Un enjeu de société plus qu’un enjeu scientifique.

6 commentaires
  • François Boucher - Abonné 22 août 2017 08 h 18

    Rendement faible...

    À la lecture de l'article de Nature, Visible-light-driven methane formation from CO2 with a molecular iron catalyst, on peut y lire que le processus forme d'abord une majorité de CO (monoxyde de carbone) et qu'après avoir atteint une forte concentration de CO, le méthane commence à être produit. Citant l'article:le rendement maximal atteint fut de "0.18% after 102 h of irradiation"

    Bref, c'est certainement une avancée scientifique qu'il est intéressant de souligner et qui mérite d'être publié dans Nature, mais ce n'est pas en l'état la solution qui permettra de recycler le CO2 en carburant à l'échelle industrielle.

    La meilleure solution pour diminuer les émissions de CO2 provenant du secteur des transports reste l'électrification des véhicules.

    • Jean Richard - Abonné 22 août 2017 11 h 14

      Électrifier les véhicules, oui, mais avec une réserve : miser sur le véhicule individuel électrifié et abandonner et le transport collectif, et le transport actif comme le fait le gouvernement du Québec ne fera qu'augmenter la concentration de CO2 dans l'atmosphère au lieu de la diminuer, en plus de polluer tout autant, dans l'immédiat, l'atmosphère des milieux urbains.

      Il est donc primordial de diminuer le nombre de véhicules individuels en les remplaçant par des transports actifs et collectifs, tout comme il est important dans le transport des marchandises, de diminuer le nombre de camions sur les routes en effectuant un transfert modal vers le train, facile à électrifier et consommant au départ moins d'énergie.

      Si on ne met pas l'efficacité énergétique au sommet de nos priorités, on fait fausse route. Une caisse de deux tonnes pour transporter 1,2 personne est aux antipodes de l'efficacité énergétique, peu importe la source d'énergie qui l'alimente.

    • Bernard Terreault - Abonné 23 août 2017 13 h 22

      Utile mise au point de M. Boucher. Je n'ai pas lu l'article dans Nature, n'y ayant plus accès depuis ma retaite, mais en tant que physicien connaissant un peu le chimie je doutais que le procédé ait un grand rendement. Mais il peut constiturer une solution d'appoint là où l'ensoleillement est fort.

  • Jean Richard - Abonné 22 août 2017 11 h 53

    Ça existe déjà

    Capter le CO₂ pour le transformer, ça se fait déjà à petite comme à grande échelle.

    Un des outils parmi les plus efficaces pour le faire, c'est un arbre. Grâce à la photosynthèse, l'arbre réussit à transformer le CO₂ de manière à pouvoir en stocker le carbone. Si on coupe un arbre pour le brûler, il va libérer sous forme de CO₂ le carbone qu'il a jusqu'ici séquestré. Si on coupe un arbre pour en faire un matériau de construction utilisé de façon durable, le carbone séquestré sera en grande partie préservé. Mais si on plante un arbre là où il n'y en avait pas, on crée un nouvel outil de captage du carbone.

    La déforestation massive à l'échelle globale a contribué à augmenter la concentration de CO₂ dans l'atmosphère. Diverses raisons expliquent cette déforestation massive : exploitation de l'arbre comme matériau (bilan neutre), déforestation pour faire place à l'agriculture intensive (bilan négatif), inondation du territoire pour produire de l'électricité (impact important car il y a formation importante de méthane), pour implanter des réseaux d'éoliennes, pour installer des lignes de transport d'énergie (oléoducs et lignes électriques)...

    La reforestation d'un territoire déjà déboisé pourrait contribuer à réduire la concentration de carbone dans l'atmosphère, mais pour des raisons économique à court terme, on ne la fait pas. On préfère carburer au mirage de solutions purement technologiques.

    Même en ville, plantons des arbres, pas des bornes de recharge sur du béton.

    • Sylvain Auclair - Abonné 22 août 2017 12 h 51

      Je note que vous écrivez CO₂ correctement, contrairement à l'article...

      J'ajouterais que si on veut séquestrer le carbone de manière permanente, il suffit de transformer le bois dudit arbre en charbon de bois, technologie maitrisée depuis des millénaire, et d'enterrer ce charbon.

  • Louis-Philippe Tessier - Abonné 23 août 2017 09 h 14

    Mauvaise photographie

    C'est au moins la deuxième fois que Le Devoir utilise cette photographie pour illustrer la polution à Montréal. Ce que l'on voit sur la photo c'est de la vapeur d'eau produite par la centrale thermique de Montréal.

    http://ccum.com/fr/le-reseau-de-montreal

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