May Nyman, professeur de chimie à l’Oregon State University, a été sélectionnée comme l’un des chefs de file d’un effort fédéral de 24 millions de dollars visant à développer des technologies de lutte contre le changement climatique en extrayant le carbone de l’air.
Les le financement est réparti sur neuf projets de recherche, Nyman recevant 1,6 million de dollars sur trois ans pour diriger une collaboration qui comprend des scientifiques du Laboratoire national d’Argonne ainsi que de l’État de l’Oregon.
Les travaux de Nyman, du chimiste informatique de l’OSU Tim Zuehlsdorff et d’Ahmet Uysal et Michael Sinwell d’Argonne font partie d’une mission de capture et de stockage du carbone de neuf projets financée par le département américain de l’Énergie.
Crédit image: OSU
L’équipe de Nyman explorera comment certains complexes de métaux de transition peuvent réagir avec l’air pour éliminer le dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre. Ces complexes semblent extraire une quantité impressionnante de dioxyde de carbone – quatre CO2 molécules absorbées pour chaque ion de métal de transition – et le convertissent en un solide stable, un carbonate métallique similaire à celui que l’on trouve dans de nombreux minéraux naturels.
« Ce ratio de 4: 1 est particulièrement attrayant », a déclaré Nyman. « C’est quatre fois ce qu’une solution d’amine typique fait. »
Les solutions d’amines sont couramment utilisées comme agents d’élimination du dioxyde de carbone dans le traitement du gaz naturel. Les métaux de transition que l’équipe exploitera, tels que le titane et le vanadium, sont situés près du centre du tableau périodique ; le nom provient de la transition des électrons des états de basse énergie vers des états de haute énergie et vice-versa, donnant naissance à des couleurs distinctives.
« J’ai découvert cette chimie en faisant de la chimie de l’uranium, comme il y a 12 ans, où j’ai remarqué ce phénomène étrange de certaines molécules qui subiraient parfois cette métamorphose et finiraient par se transformer en carbonates », a-t-elle déclaré. « L’uranium est utile pour beaucoup de choses, mais ce serait difficile à vendre pour le captage du carbone. Mais nous avons trouvé des métaux de transition qui feront la même chose, alors maintenant nous faisons des comparaisons entre l’uranium au bas du tableau périodique et les métaux de transition au milieu.
Icône de la science depuis plus d’un siècle, le tableau périodique des éléments est divisé en lignes appelées périodes, en colonnes appelées groupes et en zones grossièrement rectangulaires appelées blocs. Les éléments d’une colonne présentent des caractéristiques chimiques similaires, et des tendances telles que le caractère métallique et l’affinité électronique se retrouvent dans la table.
« Ce que nous faisons est une chimie fondamentale très excitante qui peut élargir notre compréhension du tableau périodique tout en créant, espérons-le, des technologies utiles », a déclaré Nyman. « Nous travaillerons à comprendre les mécanismes de la capture du carbone, comment stabiliser les molécules pour pouvoir les stocker jusqu’à ce que nous en ayons besoin et comment les mettre sous leur forme réactive. Plus tard, nous exploiterons d’autres propriétés du métal de transition pour déterminer si nous pouvons reconvertir le carbonate en molécules technologiquement utiles.
Les technologies d’atténuation du dioxyde de carbone au point d’entrée dans l’atmosphère, comme une usine, sont les plus développées dans le domaine du captage du carbone. Certains d’entre eux impliquent des nanomatériaux connus sous le nom de cadres organiques métalliques, ou MOF, qui peuvent intercepter le CO2 molécules par adsorption au fur et à mesure que les gaz de combustion se frayent un chemin à travers les cheminées.
Des installations qui filtrent le carbone de l’air commencent également à se développer dans le monde – la plus grande au monde a ouvert ce mois-ci en Islande – mais elles n’en sont encore qu’à leurs balbutiements et ne sont pas prêtes à faire une grande brèche dans le problème des émissions mondiales. Sur un an, la nouvelle usine islandaise espère pouvoir extraire du dioxyde de carbone en quantité équivalente aux émissions annuelles d’environ 800 voitures.
« Un arbre en croissance est la meilleure chose pour extraire le dioxyde de carbone de l’air, et il le convertit en biomasse », a déclaré Nyman. «Nos molécules ne font pas cela – elles la transforment en une substance ressemblant davantage à des roches, elles ressemblent donc plus à un récif de corail artificiel qu’à un arbre artificiel. J’adore la chimie fondamentale, mais j’ai également eu envie de guider mon équipe de recherche vers les sciences appliquées, et cela nous donne cette opportunité.
La source: Université d’État de l’Oregon
