Un grand arbre typique peut aspirer jusqu’à l’air au cours d’une année. Aujourd'hui, des scientifiques de l'Université de Berkeley affirment qu'ils peuvent faire le même travail avec moins d'une demi-livre de poudre jaune duveteuse.
La poudre a été conçue pour piéger le gaz à effet de serre dans ses pores microscopiques, puis le libérer lorsqu'il est prêt à être dispersé dans un endroit où il ne peut pas contribuer au réchauffement climatique. Lors des tests, le matériau était encore en bon état après 100 cycles de ce type, selon une publication publiée mercredi dans la revue Nature.
« Il fonctionne à merveille », a déclaré , de l'UC Berkeley et auteur principal de l'étude. « Sur la base de la stabilité et du comportement actuel du matériau, nous pensons qu'il durera des milliers de cycles. »
Baptisée COF-999, la poudre pourrait être déployée à grande échelle pour réduire la quantité de carbone dans l’atmosphère.
Il est nécessaire de maintenir la concentration de dioxyde de carbone atmosphérique en dessous de 450 parties par million pour limiter le réchauffement climatique à 2 degrés Celsius au-dessus des niveaux préindustriels et prévenir certaines des conséquences les plus désastreuses du changement climatique, affirment les scientifiques. Les mesures prises à l'observatoire du Mauna Loa à Hawaï indiquent que le CO2 les niveaux sont actuellement autour de .
« Il faut prendre du CO2 depuis les airs – il n'y a aucun moyen de contourner ce problème », a déclaré Yaghi, qui est également scientifique en chef à l'Université de Berkeley. « Même si nous arrêtons d’émettre du CO2nous devons encore le retirer de l'air. Nous n'avons pas d'autres options.
directeur fondateur de l'Arizona State University, a convenu que la capture directe de l'air deviendra un outil important pour séquestrer le carbone et refroidir la planète une fois que d'importants obstacles auront été surmontés. Les avancées de la nouvelle étude pourraient être utiles, a-t-il déclaré.
« Ils ouvrent la porte à une nouvelle famille d'approches », a déclaré Lackner, qui n'a pas participé à la recherche.
Lorsqu'elle est observée au microscope électronique à balayage, la poudre ressemble à de minuscules ballons de basket avec des milliards de trous, a déclaré Zihui Zhou, responsable de l'étude, un chimiste des matériaux qui travaille sur son doctorat à l'UC Berkeley.
Les structures sont maintenues ensemble par certaines des liaisons chimiques les plus fortes de la nature, notamment celles qui transforment les atomes de carbone en diamants. Des composés appelés amines sont attachés aux échafaudages.
Lorsque l’air circule à travers les structures, la plupart d’entre eux passent sans être dérangés. Mais les amines, qui sont basiques, s’accrochent au dioxyde de carbone, qui est acide.
Ces CO2 les molécules resteront en place jusqu'à ce que les scientifiques les détendent en appliquant de la chaleur. Ensuite, ils peuvent les aspirer pour les garder en sécurité, probablement d'ici , a déclaré Zhou.
Une fois le dioxyde de carbone éliminé de la poudre, tout le processus peut recommencer.
Pour tester les capacités de compensation du carbone du COF-999, les chercheurs ont emballé la poudre dans un tube en acier inoxydable de la taille d'une paille et l'ont exposé à l'air extérieur de Berkeley pendant 20 jours consécutifs.
En entrant dans le tube, l'air de Berkeley contenait du CO2 à des concentrations allant de 410 ppm à 517 ppm. Lorsqu'il est ressorti de l'autre côté, les scientifiques n'ont pu détecter aucun dioxyde de carbone, a déclaré Zhou.
La poudre présente plusieurs avantages par rapport aux autres matériaux, selon ses créateurs.
Sa conception poreuse augmente sa surface, ce qui signifie plus d'endroits pour retenir le CO2 molécules. En conséquence, il capture le dioxyde de carbone à un rythme « au moins 10 fois plus rapide » que les autres matériaux utilisés pour la capture directe de l’air, a déclaré Zhou.
Les membres de l'équipe ont continué à apporter des améliorations et sont en passe de doubler leur capacité au cours de la prochaine année, a ajouté Yaghi.
Un autre avantage est que le COF-999 relâchera son emprise sur le CO.2 quand il est chauffé à environ 140 degrés Fahrenheit. Des matériaux comparables doivent être chauffés à 250 degrés F pour extraire le carbone, a déclaré Zhou.
La poudre est également plus durable. Zhou a déclaré que l'équipe avait testé une version plus récente qui a fonctionné pendant 300 cycles avant la fin de l'expérience.
Lackner a déclaré que c'était un signe prometteur.
« Faire 100 cycles et ne constater aucune détérioration suggère que vous pouvez obtenir des milliers de cycles », a-t-il déclaré. « Nous ne savons pas si vous pouvez obtenir des centaines de milliers de cycles. »
Pour le déployer à l'échelle industrielle, il faudra concevoir une sorte de grande boîte métallique que l'air puisse traverser sans souffler toute la poudre, a déclaré Zhou. Ces boîtes devraient être regroupées en quantités évoquant une usine chimique ou pétrolière des temps modernes.
Yaghi a déclaré qu'une version du COF-999 pourrait être prête pour les usines de captage direct de l'air d'ici deux ans. Il n'a pas pu estimer ce qu'il en coûterait pour produire en masse, mais il a déclaré que cela ne nécessitait aucun matériau coûteux ou exotique.
Yaghi a fondé une entreprise basée à Irvine pour commercialiser ses recherches sur le captage du carbone et d'autres technologies. Atoco a aidé à financer la nouvelle étude. (D’autres bailleurs de fonds incluent l’Institut Bakar et la Cité du roi Abdulaziz pour la science et la technologie.)
En outre, l'Université de Berkeley a déposé une demande de brevet pour le COF-999, qui désigne Yaghi et Zhou comme inventeurs.
Lackner a déclaré que l’ensemble du processus de capture directe de l’air devra devenir « 10 fois moins cher qu’il ne l’est actuellement » avant de pouvoir réellement réduire l’impact que les scientifiques aimeraient éliminer de l’atmosphère.
Un matériau plus efficace pour capter le CO2 cela aiderait, mais Lackner a déclaré qu'il passait plus de temps à s'inquiéter de problèmes tels que la chaleur perdue lorsque les températures augmentent pour récolter le carbone afin qu'il puisse être injecté sous terre.
« Il y a mille choses qui entrent en ligne de compte », a-t-il déclaré.
