Les chercheurs de l'UCF développent une nouvelle technologie pour recycler les gaz à effet de serre en énergie et en matériaux

Deux chercheurs de l’Université de Floride centrale ont développé de nouvelles méthodes pour produire de l’énergie et des matériaux à partir du gaz à effet de serre nocif qu’est le méthane.

Livre pour livre, l'impact comparatif du méthane sur l'atmosphère terrestre est 28 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone – un autre gaz à effet de serre majeur – sur une période de 100 ans, selon l'Agence américaine de protection de l'environnement.

En effet, le méthane est plus efficace pour piéger les radiations, même s’il a une durée de vie plus courte dans l’atmosphère que le dioxyde de carbone.

Les principales sources d’émissions de méthane comprennent l’énergie et l’industrie, l’agriculture et les décharges.

Les nouvelles innovations de l'UCF permettent d'utiliser le méthane dans la production d'énergie verte et de créer des matériaux hautes performances pour les appareils intelligents, la biotechnologie, les cellules solaires et bien plus encore.

Les inventions proviennent de la nanotechnologue Laurene Tetard et de l'expert en catalyse Richard Blair, qui collaborent à la recherche à l'UCF depuis 10 ans.

Tetard est professeur agrégé et président associé du département de physique de l'UCF et chercheur au NanoScience Technology Center, et Blair est professeur-chercheur au Florida Space Institute de l'UCF.

Une technologie meilleure et plus propre pour produire de l’hydrogène

La première invention concerne un procédé permettant de produire de l'hydrogène à partir d'hydrocarbures, tels que le méthane, sans libérer de carbone.

En utilisant la lumière visible – comme un laser, une lampe ou une source solaire – et des photocatalyseurs riches en bore, l’innovation met en évidence une nouvelle fonctionnalité des matériaux à l’échelle nanométrique pour la capture assistée par la lumière visible et la conversion d’hydrocarbures comme le méthane. L'ingénierie des défauts fait référence à la création de matériaux à structure irrégulière.

L'invention UCF produit de l'hydrogène exempt de contaminants, tels que des composés polyaromatiques supérieurs, du dioxyde de carbone ou du monoxyde de carbone, qui sont courants dans les réactions effectuées à des températures plus élevées sur des catalyseurs conventionnels.

Ce développement peut potentiellement réduire le coût des catalyseurs utilisés pour créer de l’énergie, permettre une conversion photocatalytique accrue dans le domaine visible et permettre une utilisation plus efficace de l’énergie solaire pour la catalyse.

Les applications commerciales incluent une éventuelle production à grande échelle d’hydrogène dans des fermes solaires ainsi que le captage et la conversion du méthane.

"Cette invention est en fait une double", dit Blair. « Vous obtenez de l’hydrogène vert et vous éliminez – sans vraiment séquestrer – le méthane. Vous transformez le méthane en hydrogène et en carbone pur qui peuvent être utilisés pour des choses comme les batteries.

Il affirme que la production traditionnelle d’hydrogène utilise du méthane et de l’eau à haute température, mais qu’en plus de l’hydrogène, ce processus génère également du dioxyde de carbone.

« Notre processus transforme un gaz à effet de serre, le méthane, en quelque chose qui n'est pas un gaz à effet de serre et en deux produits qui sont des produits précieux, l'hydrogène et le carbone », explique Blair. "Et nous avons éliminé le méthane du cycle."

Il a noté qu'au laboratoire Exolith de l'UCF, ils étaient capables de générer de l'hydrogène à partir du méthane en utilisant la lumière du soleil en plaçant le système sur un grand concentrateur solaire.

Sachant cela, il affirme que les pays qui ne disposent pas de sources d’énergie abondantes pourraient utiliser l’invention puisqu’ils n’auraient besoin que de méthane et de lumière solaire.

Outre les systèmes pétroliers et gaziers, le méthane existe dans les décharges, les zones industrielles et agricoles et les sites de traitement des eaux usées.

Cultiver des nano/microstructures de carbone sans contaminants

Cette technologie développée par Tetard et Blair est une méthode permettant de produire des structures de carbone à l'échelle nanométrique et micrométrique aux dimensions contrôlées. Il utilise la lumière et un photocatalyseur conçu par défaut pour créer des structures nanométriques et micrométriques à motifs et bien définies à partir de nombreuses sources de carbone. Les exemples incluent le méthane, l’éthane, le propane, le propène et le monoxyde de carbone.

«C'est comme avoir une imprimante 3D au carbone au lieu d'une imprimante 3D en polymère», explique Tetard. "Si nous disposons d'un outil comme celui-ci, alors peut-être que nous pourrions même proposer des modèles d'échafaudages en carbone qui sont impossibles aujourd'hui."