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Nouvelles énergies 23/07/2021

Captage et stockage du carbone : toutes les innovations sont dans la nature

Malgré l’essor remarquable des énergies durables et le nombre croissant de pays accélérant leur transition vers des alternatives industrielles et de transport plus propres, certains experts estiment que ces efforts resteront insuffisants pour atteindre, à temps, les objectifs climatiques mondiaux. 

Biomimétisme : des feuilles aux champignons en passant par les coquillages, voici comment chercheurs et entreprises reproduisent les inventions de la nature pour contrer le réchauffement climatique.

Ces dernières années, le captage et le stockage du carbone (CCS), qui permet notamment d’éliminer de grandes quantités de CO2 de l'atmosphère, s'est peu à peu imposé comme une méthode prometteuse de décarbonisation. Cependant, les solutions technologiques qu’elle requiert à ce jour nécessitent encore d’être améliorées avant leur déploiement à grande échelle.

Fort heureusement pour les ingénieurs et les scientifiques qui planchent sur le sujet, Mère Nature elle-même fournit des pistes susceptibles de faire de ce CO2 problématique un atout.

En effet, si le dioxyde de carbone est devenu l’ennemi numéro un de notre époque, il est aussi un rouage essentiel de nos écosystèmes. Des feuilles aux champignons en passant par les coquillages, voici comment chercheurs et entreprises s’inspirent des inventions de la nature pour stopper le réchauffement de notre planète :

Coquillages artificiels

Des scientifiques de l'Université de Californie se sont inspirés des coquillages pour capter le CO2. Formés à partir du dioxyde de carbone qui se dissout dans l'océan, ces derniers font partie d'un équilibre naturel par lequel la même quantité de dioxyde de carbone capturée dans l'eau est extraite de l'atmosphère.

  • Dans le but d'accélérer la transformation du dioxyde de carbone en minéraux, l'équipe a testé un prototype aspirant l'eau de mer et générant du calcaire et de la magnésite – les mêmes matériaux créés par les mollusques pour former leurs coquilles.
  • La machine aspire l'eau à travers un maillage qui produit une charge électrique et déclenche une réaction chimique menant à la formation du calcaire et de la magnésite. Il est par la suite possible de se débarrasser de ces matériaux sur terre ou dans l'océan, l'eau pouvant quant à elle également reprendre le large pour continuer à absorber du CO2.
  • L’un des principaux avantages de cette technologie est son efficacité énergétique, puisque l'eau de mer absorbe naturellement du CO2 en quantité élevée et concentrée (environ 150 fois plus que l'air). Par ailleurs, le processus produit de l'hydrogène comme sous-produit, qui peut être utilisé pour alimenter le système.
  • La reproduction de ce phénomène naturel rend obsolète la compression de gaz ou toute autre solution de stockage supplémentaire nécessaire à ce que le CO2 reste emprisonné dans les matériaux pendant des millions d'années.


Credit : Institute for Carbon Management at UCLA Samueli School of Engineering

Répliquer la photosynthèse

Une équipe sino-américaine s'est, elle, inspirée de la forêt, et plus précisément des feuilles. Une équipe de l'Université de Waterloo, au Canada, a créé une feuille artificielle qui reproduit le processus naturel de transformation du CO2 et de l'eau en glucose et en oxygène par photosynthèse.

  • Là où une feuille d’arbre produit du glucose et de l'oxygène, cette version artificielle rejette quant à elle du méthanol et de l'oxygène. Cette substitution est rendue possible grâce à l'oxyde cuivré, une poudre chimiquement produite et conçue pour maximiser le nombre de particules à huit côtés.
  • Ajouté à l'eau, l'oxyde cuivré sert de catalyseur, tandis que le dioxyde de carbone y est intégré et qu’un simulateur solaire projette un faisceau de lumière blanche dans la solution.
  • La réaction chimique qui en résulte crée de l'oxygène par photosynthèse. Le CO2, l'eau et la solution en poudre sont, eux, convertis en méthanol, ensuite récupéré par distillation.



CCS agricole

L'entreprise australienne Soil Carbon lorgne du côté des champignons pour capturer le carbone dans l'air et le stocker dans le sol. À terme, les développeurs espèrent faire d'une pierre deux coups : réduire le carbone atmosphérique et restaurer une partie des 60% de carbone organique perdus dans la ceinture agricole mondiale.

  • La société a passé au crible une bibliothèque de 1 500 microbes pour identifier ceux capables de capter efficacement le carbone.
  • Grâce à un traitement fongique, les microbes sont appliqués aux graines. Une fois dans le sol, leurs racines poussent et autour d’elles, le carbone s'accumule sous forme de sucres stables, pouvant ainsi stocké dans le sol pendant des centaines, voire des milliers d'années.
  • L'équipe espère que la méthode aidera l'industrie agricole à atteindre ses objectifs de neutralité carbone. Jusqu'à présent, les essais sur le terrain ont été un succès, avec une augmentation moyenne du rendement de 7% et une augmentation de 2,6 tonnes de carbone commercialisable par hectare.