Des chercheurs britanniques ont mis au point un nouveau matériau contenant des molécules de colle pouvant aider à lutter contre les changements climatiques en capturant le dioxyde de carbone (CO2), un puissant gaz à effet de serre, directement dans l’air.

Selon une étude publiée dans la revue Chemistry of Materials, les matériaux de captage du carbone constituent un élément crucial d’une gamme de technologies, de la même verve que les solutions d’énergies renouvelables et d’efficacité énergétique, qui peuvent aider à réduire la quantité de CO2 libérée dans l’atmosphère.

« Nous avons démontré que les petites molécules d’époxy que l’on trouve généralement dans les colles peuvent coller de plus grosses molécules entre elles et produire des matériaux de capture du carbone efficaces, potentiellement utiles pour lutter contre le changement climatique », a déclaré Enrico Andreoli, de l’Université de Swansea au Royaume-Uni.

« Nous avons mis au point une nouvelle approche permettant de fabriquer un matériau de capture du CO2 efficace à partir d’une polyamine réactive au CO2, par réaction avec une résine époxy produite en série », a ajouté Louise Hamdy, première auteure du document de recherche.

« Ce matériau montre une absorption très élevée de CO2 et pourrait potentiellement être utilisé pour capturer le CO2 des flux de gaz de combustion issues des industries ou présent dans l’air, nous soulageant de certains des pires effets du réchauffement planétaire », précise l’auteure.

Les technologies actuelles de captage du CO2 doivent être considérablement avancées

Les principaux défis technologiques concernent le coût des matériaux, la capacité, la sélectivité en CO2, la régénération, la robustesse et la stabilité à l’eau.

Les matériaux de capture de CO2 solides composés de polyamines reposant sur de l’alumine ou de la silice se sont révélés être des matériaux de capture du carbone prometteurs.

Cependant, plutôt que de suivre le mouvement, les chercheurs d’ESRI ont réticulé la polyamine en un solide en utilisant une résine époxy – ce qui ne représente qu’un dixième de la masse du matériau – maximisant ainsi le composant réactif au CO2 et évitant l’utilisation d’un soutien.

« Cela confirme la validité de mon idée initiale d’utiliser la réticulation comme une alternative aux supports volumineux », s’enthousiasme Enrico Andreoli.

Selon les chercheurs, le matériau réticulé modifié avec un additif hydrophobe a capturé près de 20% de son poids en CO2 pur à 90 degrés.

Cette découverte a confirmé une hypothèse antérieure selon laquelle l’introduction de groupes hydrophobes peut perturber la structure interne du matériau afin de favoriser l’absorption de CO2 par la polyamine.

L’additif a non seulement augmenté la quantité de CO2 capturé, mais l’a fait à une température plus basse.

« Cette découverte est importante car elle prouve que grâce à l’introduction d’additifs, nous pouvons ajuster ces matériaux pour obtenir des performances optimales à des températures de travail spécifiques. », précise Louise Hamdy.

Un matériau extrêmement robuste

Les expériences ont révélé que l’échantillon fonctionnalisé était très sélectif pour le CO2 par rapport à l’azote (N2), montrant une absorption négligeable de N2. La sélectivité a été approfondie en testant les performances du matériau dans des conditions analogues à celles des gaz de combustion. Cela a révélé que l’échantillon pouvait capturer 9,5% de son poids en CO2 sous un flux de CO2 dilué de 10% CO2 / 90% N2 à 90 ° C en seulement 15 minutes.

En soumettant le matériau à des cycles de capture répétitifs, en augmentant la température à 155 ° C sous CO2 pur pendant 5 minutes pour se régénérer, le matériau ne présentait aucune perte de capacité pendant 29 cycles, ce qui témoigne de la robustesse du matériau.

Le matériau fonctionnalisé s’est également révélé exceptionnellement performant dans des conditions humides, ce qui représente souvent un défi considérable pour de nombreux solides absorbants le CO2.

À 25 ° C, dans du CO2 pur, le matériau pré-hydraté a réussi à capturer un impressionnant 23,5%. Cela ouvre la possibilité de développer ce matériau pour la capture du CO2 directement dans l’air.

Cela ouvre la possibilité de développer ce matériau pour capter le CO2 directement dans l’air, ont-ils déclaré.