Recycler le CO2 sans catalyseur

Résultats scientifiques

Des scientifiques de l'ICP (CNRS/Université Paris-Saclay) et de l’Université de Nanjing en Chine proposent une alternative originale aux voies de transformation actuelles pour la conversion du CO2 qui exploite l’énergie de rayonnements ionisants. Ces résultats font l’objet d’une publication dans la revue ChemPhysChem.

Diminuer les émissions anthropométriques du dioxyde de carbone (CO2), à l’origine des changements climatiques, implique des efforts mondiaux. Outre l'abandon progressif des combustibles fossiles ou le stockage des excédents de CO2, une stratégie très prometteuse consiste à convertir efficacement et de façon rentable ce CO2 en excès en molécules à plus haute valeur ajoutée.

En raison de leur grande stabilité chimique, il est extrêmement difficile de casser les molécules de CO2. Par conséquent, une source d'énergie est indispensable pour les convertir en espèces chimiques moins oxydées grâce à des réactions de transfert d'un ou plusieurs électrons. Les méthodes proposées jusqu’à présent procurent cette énergie soit thermiquement, soit par électrochimie et photochimie. Dans tous les cas, un catalyseur est nécessaire, le plus souvent à base de métaux nobles et donc coûteux.

Des scientifiques de l’Institut de chimie physique (CNRS/Université Paris-Saclay) proposent, avec une équipe de l’Université de Nanjing en Chine, une alternative originale pour convertir le CO2 en exploitant l’énergie de rayonnements ionisants.* Ces rayonnements sont en effet connus pour produire facilement des électrons solvatés dans une solution aqueuse contenant le CO2. L’électron solvaté est la seule espèce chimique capable de réduire la molécule de CO2 à température ambiante et sans l’aide d’un catalyseur. Les scientifiques montrent que, en présence de formiate de sodium, l'énergie du rayonnement ionisant est presque totalement exploitée pour convertir le CO2 en oxalate et en dihydrogène H2 (dans un rapport de 3,5/1). Cette opération est plus que rentable puisque le prix de l’oxalate est supérieur à celui du formiate, et le dihydrogène une précieuse source d’énergie. Une nouvelle piste pour que le CO2 ne soit plus seulement considéré comme un déchet, mais plutôt comme une source de matière première valorisable.

(*) Certains rayonnements comme les rayons X et gamma sont dit ionisants car ils émettent des photons d'énergies suffisantes pour transformer les atomes qu’ils impactent en ions, en leur arrachant par exemple des électrons. Ces rayonnements peuvent être produits par la radioactivité d'atomes tels que l'uranium ou le plutonium.

Conversion du CO2 en oxalate dans une solution aqueuse sous irradiation. Outre le CO2, la solution contient du formiate de sodium. Les produits de ce processus sont l’oxalate et le dihydrogène H2. © Sergei Denisov et Mehran Mostafavi

Référence

Radiolytic Approach for Efficient, Selective and Catalyst-free CO2 conversion at room temperature Changjiang Hu, Sarah Al Gharib, Yunlong Wang, Pingping Gan, Qiuhao Li, Sergey A. Denisov, Sophie Le Caer, Jacqueline Belloni, Jun Ma & Mehran Mostafavi ChemPhysChem 2 juillet 2021.

https://doi.org/10.1002/cphc.202100378

Contact

Mehran Mostafavi
Chercheur, Institut de chimie physique (CNRS/Université de Paris Saclay)
Christophe Cartier dit Moulin
Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication scientifique de l'INC
Anne-Valérie Ruzette
Chargée scientifique pour la communication - Institut de chimie du CNRS
Stéphanie Younès
Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS