Et si le gaz carbonique, souvent perçu comme un déchet, devenait une source d'énergie utilisable ?
Cette idée prend aujourd'hui une direction concrète grâce à une équipe scientifique. Ils ont mis au point un catalyseur à base de manganèse, un métal courant et peu onéreux, capable de transformer efficacement ce CO₂ en formate. Ce composé est examiné comme un moyen potentiel pour stocker et restituer de l'hydrogène destiné aux piles à combustible.
La fabrication durable d'hydrogène constitue un enjeu important pour les technologies énergétiques de demain. À l'heure actuelle, les procédés courants pour obtenir du formate, un précurseur de l'acide formique employé dans diverses industries, reposent généralement sur l'utilisation de combustibles fossiles. Par conséquent, la conversion directe du dioxyde de carbone atmosphérique en cette substance présente une alternative plus respectueuse de l'environnement. Elle permet de réduire les émissions tout en générant un produit valorisable.
L'équipe de recherche, associant des membres de Yale et de l'Université du Missouri, a publié ses résultats dans la revue
Chem. Les travaux menés par Justin Wedal et Kyler Virtue, avec la supervision de Nilay Hazari et Wesley Bernskoetter, ont permis de concevoir un catalyseur au manganèse dont la durée de vie active a été considérablement prolongée. Cette stabilité accrue le rend même plus performant que de nombreux catalyseurs à base de métaux précieux, habituellement plus efficaces mais aussi plus chers.
La longévité de ce matériau provient d'une modification précise de sa structure. Les chercheurs ont ajouté un atome donneur supplémentaire dans la conception du ligand, l'entité qui entoure et influence l'atome métallique central. Cet ajustement empêche la dégradation rapide qui affectait auparavant les catalyseurs à métaux communs, leur permettant ainsi de maintenir leur activité pour convertir le CO₂.
Cette avancée dépasse le cadre de la seule production de formate. Les scientifiques indiquent que leur approche de conception pourrait être appliquée à d'autres réactions catalytiques. Cette perspective ouvre la voie au développement de nouveaux procédés chimiques plus économiques et durables, utilisant des matériaux abondants pour des transformations diverses.
Les applications potentielles sont nombreuses, notamment dans le domaine du stockage d'énergie. Le formate produit peut servir de vecteur pour l'hydrogène, facilitant son transport et son utilisation dans les piles à combustible. Cette piste aide à surmonter l'un des principaux obstacles liés à l'hydrogène comme carburant propre: trouver des méthodes pratiques et peu onéreuses pour le gérer à grande échelle.
Le financement de ces recherches provient du Département américain de l'Énergie. Ces travaux montrent comment des innovations en chimie fondamentale peuvent mener à des solutions concrètes pour les questions énergétiques et environnementales actuelles, en proposant des alternatives aux procédés industriels traditionnels.