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.
Comme des bulles de champagne
Dans leur quête pour piéger le CO2, des
chercheurs de l'Université d'Exeter ont trouvé une source d'inspiration plutôt
surprenante : le champagne. Leur technologie fonctionne en effet de la même
manière que le processus de capture du dioxyde de carbone dans les bulles d’une
boisson gazeuse.
- Grâce à des processus naturels, le carbone est
extrait de l'eau de mer et stocké, tandis que l'eau est renvoyée dans la mer
pour capter davantage de dioxyde de carbone.
- La solution consiste à rendre l'eau de mer plus
acide, ce qui aide le CO2 à « buller », fournissant un flux de dioxyde de
carbone concentré stockable. L'équipe est affairée à la conception d’une usine
pilote à même d’éliminer au moins 100 tonnes de CO2 par an.
- À part l'eau de mer, seule l'électricité est
nécessaire ; l'équipe utilisera l'énergie éolienne pour alimenter le processus.
Captage de carbone en béton
Blue Planet Ltd., une entreprise californienne de
technologies vertueuses, imite les phénomènes naturels afin de rendre le béton
plus durable. Son but : créer un substitut de roche calcaire susceptible de remplacer l'agrégat utilisé dans
le béton.
- En s'appuyant sur un processus de minéralisation
similaire à la formation naturelle de roche ooïde, Blue Planet a trouvé un
moyen d'introduire le CO2 capté dans les gaz de combustion dans une solution à
base d'eau afin de créer du calcaire synthétique.
- Le revêtement étant composé à 44% de CO2 capté,
chaque tonne de produit final représente 440 kilogrammes de dioxyde de carbone
capté. Il est ensuite exposé à un matériau d'agrégat recyclé qui contient une
alcalinité suffisante pour recharger les ions métalliques tels que le calcium,
le magnésium et le fer. Cette réaction provoque la libération des ions
métalliques et les combine avec la solution de carbonate pour former un
revêtement minéral, à la manière des ooïdes.
- Cette nouvelle méthode élimine le besoin d'étapes
de purification supplémentaires, et réduit donc le budget et l’énergie requis,
tout en proposant une solution de remplacement à la roche calcaire naturelle,
normalement extraite de carrières.
