Dans le cadre d’un effort mondial de transition vers des options de biocarburant plus respectueuses du climat, un professeur de chimie de l’UO aide à développer une technologie de fermentation sans carbone.
Shannon Boettcher, professeur de chimie et de biochimie, a reçu une subvention de 400 000 $ sur deux ans du département américain de l’Énergie pour développer un moyen de capturer et de recycler le dioxyde de carbone produit pendant le processus de fermentation qui transforme la biomasse en diesel renouvelable et en carburant d’aviation durable.
Crédit image : Université de l’Oregon
L’effort fait partie d’un programme dirigé par le National Renewable Energy Laboratory, un laboratoire de recherche de premier plan aux États-Unis, et l’équipe de Boettcher travaillera avec DeNora, une société spécialisée dans les technologies des électrodes et de l’eau.
La production de biocarburant implique la réunion de bactéries et de sucre à l’intérieur d’un bioréacteur, où ils sont fermentés. Le produit final est un carburant alternatif durable connu sous le nom de biocarburant. Pendant le processus de fermentation, du dioxyde de carbone est émis dans l’atmosphère en tant que sous-produit.
L’objectif de Boettcher est de construire un électrolyseur qui capte le dioxyde de carbone émis et le réduit en formiate, un produit chimique qui favorise la fermentation du sucre dans le bioréacteur. Cela créerait un processus de production de biocarburants en boucle fermée et éliminerait les émissions de CO2 dans l’atmosphère.
« Afin de rendre les processus de conversion du CO2 émis en formate, nous utilisons des membranes bipolaires », a déclaré Boettcher. « Ce sont une avancée clé et une grande partie du programme de recherche ici à l’UO. »
Les membranes bipolaires utilisent l’électricité pour séparer les molécules d’eau en protons et en ions hydroxyde, qui sont respectivement acide et base. L’acide et la base peuvent ensuite être utilisés dans le processus de réduction du CO2, les membranes bipolaires empêchant la perte de CO2 entrant et de formiate sortant.
Pour fabriquer le formiate, des protons et des électrons sont ajoutés au CO2 capté grâce à l’électricité produite par le soleil et le vent. Le formiate peut ensuite être réintégré dans le processus de production de biocarburant.
« Même les processus d’énergie propre génèrent souvent du dioxyde de carbone en tant que substitut secondaire, ce qui améliore en principe l’efficacité carbone de l’ensemble du processus de biocarburant », a déclaré Boettcher. « C’est l’idée, et la question est de savoir si cela fonctionnera dans un système intégré. C’est ce que nous explorons avec cette subvention.
Boettcher sera accompagné d’un chercheur postdoctoral et d’un étudiant au doctorat alors qu’ils poursuivent les recherches déjà en cours à l’UO dans le cadre du programme Centre d’électrochimie de l’Oregon, un effort de premier plan pour intégrer la recherche scientifique, l’innovation et l’éducation aux technologies énergétiques durables.
L’équipe de Boettcher pense que les membranes bipolaires de pointe pourraient rationaliser le processus de réduction du CO2 sont une avancée sur laquelle ils travaillent depuis trois ans à l’UO. Les principales avancées ont été signalées dans Science en 2020 par le chercheur postdoctoral Sebastian Oener, travaillant sous Boettcher.
« L’équipe travaillera sur l’application de nos découvertes précédentes à une technologie potentiellement à fort impact, tout en testant pour voir si notre compréhension fondamentale de ces processus est correcte », a déclaré Boettcher. « Ces informations seront ensuite directement réintroduites dans nos efforts en sciences fondamentales ici à l’UO, créant une boucle constructive et nous permettant de faire de meilleures sciences fondamentales. »
Boettcher a également reçu une subvention supplémentaire de 3 millions de dollars du ministère de la Défense, à la tête d’une équipe de scientifiques de l’UO, de l’Université de Stanford, de la Northwestern University et de la Penn State University, pour étudier des membranes bipolaires similaires pour la construction d’autres types d’électrolyseurs d’eau qui fonctionnent sur eau de mer impure. L’équipe explore le fonctionnement des systèmes d’électrolyseurs à membrane bipolaire et la manière d’améliorer leur efficacité.
« Cette subvention apporte des ressources pour explorer certaines applications qui sont simultanément en synergie avec nos propres efforts de science fondamentale pour comprendre comment ces systèmes fonctionnent », a déclaré Boettcher. « Et si ces applications fonctionnent, cela accélère l’adoption de la science, et cela a un impact direct sur le monde. Nous faisons partie d’un effort mondial visant à réduire les émissions, et cela a vraiment un impact. En fin de compte, ce qui est important, ce sont les connaissances que nous avons acquises qui ont un impact sur l’humanité. C’est toujours l’objectif final.
La source: Université de l’Oregon
