Recycler le CO2 sans catalyseur

Des scientifiques du LCP (CNRS/Université Paris-Saclay) et de l'Université de Nanjing en Chine proposent une alternative originale aux voies de transformation actuelles pour la conversion du CO₂ qui exploite l'énergie de rayonnements ionisants. Ces résultats font l'objet d'une publication dans la revue ChemPhysChem.


Diminuer les émissions anthropométriques du dioxyde de carbone (CO₂), à l'origine des changements climatiques, implique des efforts mondiaux. Outre l'abandon progressif des combustibles fossiles ou le stockage des excédents de CO₂, une stratégie très prometteuse consiste à convertir efficacement et de façon rentable ce CO₂ en excès en molécules à plus haute valeur ajoutée.


En raison de leur grande stabilité chimique, il est extrêmement difficile de casser les molécules de CO₂. Par conséquent, une source d'énergie est indispensable pour les convertir en espèces chimiques moins oxydées grâce à des réactions de transfert d'un ou plusieurs électrons. Les méthodes proposées jusqu'à présent procurent cette énergie soit thermiquement, soit par électrochimie et photochimie. Dans tous les cas, un catalyseur est nécessaire, le plus souvent à base de métaux nobles et donc coûteux.

Des scientifiques de l'Institut de chimie physique (CNRS/Université Paris-Saclay) proposent, avec une équipe de l'Université de Nanjing en Chine, une alternative originale pour convertir le CO₂ en exploitant l'énergie de rayonnements ionisants.* Ces rayonnements sont en effet connus pour produire facilement des électrons solvatés dans une solution aqueuse contenant le CO₂. L'électron solvaté est la seule espèce chimique capable de réduire la molécule de CO₂ à température ambiante et sans l'aide d'un catalyseur.

Les scientifiques montrent que, en présence de formiate de sodium, l'énergie du rayonnement ionisant est presque totalement exploitée pour convertir le CO₂ en oxalate et en dihydrogène H₂ (dans un rapport de 3,5/1). Cette opération est plus que rentable puisque le prix de l'oxalate est supérieur à celui du formiate, et le dihydrogène une précieuse source d'énergie. Une nouvelle piste pour que le CO₂ ne soit plus seulement considéré comme un déchet, mais plutôt comme une source de matière première valorisable.

Note:
(*) Certains rayonnements comme les rayons X et gamma sont dit ionisants car ils émettent des photons d'énergies suffisantes pour transformer les atomes qu'ils impactent en ions, en leur arrachant par exemple des électrons. Ces rayonnements peuvent être produits par la radioactivité d'atomes tels que l'uranium ou le plutonium.

Référence:
Radiolytic Approach for Efficient, Selective and Catalyst-free CO₂ conversion at room temperature
Changjiang Hu, Sarah Al Gharib, Yunlong Wang, Pingping Gan, Qiuhao Li, Sergey A. Denisov, Sophie Le Caer, Jacqueline Belloni, Jun Ma & Mehran Mostafavi
ChemPhysChem 2 juillet 2021.
https://doi.org/10.1002/cphc.202100378