Les chercheurs créent des sels pour une capture de CO2 bon marché et efficace ; imitant l'hydrate de méthane

Une équipe de chercheurs internationaux dirigée par le professeur Cafer T. Yavuz de l'Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST), le professeur Bo Liu de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) et le professeur Qiang Xu de l'Université des sciences du Sud and Technology (SUSTech) ont développé une méthode prometteuse pour la capture et le stockage du carbone à l'aide d'un sel clathrate monocristallin à base de sulfate de guanidinium. Un article en libre accès sur leur travail apparaît dans Cell Reports Physical Science.

L'hydrate de méthane est étudié pour sa capacité à capturer et piéger des molécules de gaz comme le dioxyde de carbone sous haute pression. Cependant, il est difficile, voire impossible, de recréer ces conditions en laboratoire, et l'approche est en outre énergivore, car le solide méthane-glace nécessite une réfrigération. En utilisant du sel à base de sulfate de guanidinium, les scientifiques ont réussi à créer des structures en forme de réseau appelées clathrates qui imitent efficacement l'activité de l'hydrate de méthane, piégeant les molécules de CO2 et résultant en un moyen économe en énergie de contenir les gaz à effet de serre.

e sulfate de guanidinium sert à organiser et piéger les molécules de CO2 sans réagir avec elles. Nous avons découvert un exemple rare de clathrate stable et non corrosif à température et pression ambiantes, une caractéristique hautement souhaitable par rapport à l'éthanol amine, à l'ammoniac et à d'autres solutions couramment utilisées dans la capture du carbone.

Les méthodes précédentes de capture du carbone comprenaient la chimisorption, où des liaisons chimiques se forment entre les molécules de CO2 et la surface. Ce processus a bien fonctionné; cependant, les liaisons chimiques nécessitent de l'énergie pour les décomposer, ce qui renchérit le coût de l'opération de captage du CO2. La structure de clathrate à base de sel utilise des processus de physisorption à faible énergie tout en capturant le CO2 sans interférence de l'eau ou de l'azote, ouvrant une voie prometteuse pour les futures technologies de capture et de stockage du carbone grâce à la solidification rapide du CO2.

Démonstration schématique de formations de clathrate réversibles avec oscillation de pression pour le processus de capture et de libération de CO2. (A) Hydrate de CO2 où les molécules de CO2 sont piégées dans des amas d'eau à hautes pressions et basses températures. (B) Un clathrate de sulfate de guanidinium et de CO2, CO2@Gua2SO4, où le CO2 peut être capturé à des pressions aussi basses que 32 kPa et à des températures dans des conditions de gaz de combustion (35 °C et moins). Xiang et al.

La découverte introduit une nouvelle façon de stocker et de transporter le dioxyde de carbone sous forme solide. Le CO2 est classiquement transporté sous forme solide sous forme de neige carbonique ; comprimé dans des bouteilles de gaz; ou sous forme de carbonates. Le clathrate de sel permet au CO2 d'être transporté sous forme de poudre solide, produisant un volume remarquablement élevé par rapport à la capacité pondérale, faisant de cette méthode la moins énergivore, avec un énorme potentiel pour des applications réelles.

Notre équipe a rendu possible le transport du CO2 sous forme solide sans besoin de réfrigération ni de pression. Vous pourrez littéralement pelleter des solides chargés de CO2 à partir de maintenant. L'impact est large et fort, car l'industrie mondiale des carburants et les entités du Royaume recherchent activement des moyens de capturer, stocker et transporter le CO2 sans pénalités énergétiques importantes.

L'équipe de recherche est optimiste que leurs découvertes conduiront à de nouvelles améliorations dans la capture du CO2 en termes de stabilité, de recyclabilité, de capacité de sorption et de sélectivité, et à la réduction de la pénalité et du coût de l'énergie de régénération.

La recherche a été menée à l'Université des sciences et technologies du Sud, à l'Université des sciences et technologies de Chine et à l'Université des sciences et technologies du roi Abdallah.

Ressources

Zhiling Xiang, Congyan Liu, Chunhui Chen, Xin Xiao, Thien S. Nguyen, Cafer T. Yavuz, Qiang Xu, Bo Liu (2023) "Synthèse de poudre de clathrate de dioxyde de carbone monocristallin stable par cristallisation par oscillation de pression," Cell Reports Physical Sciences, doi : 10.1016/j.xcrp.2023.101383

Publié le 08 mai 2023 dans Contexte du marché, Captage et stockage du carbone (CSC) | Lien permanent | Commentaires (3)