2023-06-20
Découverte d'espèces ioniques du nickel prometteuses pour le recyclage du C02
Pour relever le défi de la neutralité carbone d’ici à 2050, une stratégie consiste à capter le dioxyde de carbone (CO2) dès sa source de production par les industries, pour le stocker, avant de le transformer en une variété de produits tels que le gaz de ville ou les carburants renouvelables. Dirigé par une équipe de l’Institut de chimie et procédés pour l’énergie, l’environnement et la santé (ICPEES - Université de Strasbourg/CNRS), un consortium de chercheurs européens, chinois et américains a identifié de nouvelles espèces ioniques du nickel prometteuses pour une transformation plus efficace du CO2. Ces travaux sont publiés dans le journal Angewandte Chemie International Edition en Avril 2023.
Lien vers la publication scientifique : doi.org/10.1002/anie.202302087
Pour les industries aux émissions de CO2 fortement concentrées, telles que les aciéries, les cimenteries ou encore les raffineries, le procédé de capture et utilisation du CO2 apparaît comme une solution nécessaire pour limiter leur impact environnemental. Dans ce contexte, la transformation du CO2 par le dihydrogène (H2) offre le double avantage de recycler le CO2 et d’obtenir du méthane, un gaz qui se stocke facilement dans les infrastructures de ville.
Pour provoquer cette réaction, l’équipe de l’ICPEES, spécialisée dans le développement de nouveaux matériaux et la compréhension des mécanismes réactionnels, s’est intéressée à la combinaison de deux matériaux, le nickel et l’oxyde de cérium. Ce dernier est habituellement utilisé pour disperser le nickel et favoriser ainsi les interactions avec le CO2 et le H2. Grâce à l’intensité de la lumière de différents synchrotrons européens couplés à des travaux de modélisation moléculaire, les scientifiques ont sondé la matière pour mieux comprendre ces interactions.
Leurs travaux ont permis de révéler de nouvelles espèces ioniques du nickel responsables d’une activité spécifique record pour la transformation du CO2 et du H2 en méthane. Les espèces ioniques de nickel, dispersées dans l’oxyde de cérium, sont stabilisées par un jeu d’interactions spécifiques avec ce dernier. En augmentant ainsi la vitesse de réaction, les espèces ioniques de nickel agissent comme catalyseur.
Cette avancée dans la compréhension fondamentale des interactions entre le nickel et le CO2 ouvre des perspectives intéressantes dans le cadre de la transition énergétique et pourrait être appliquée à d’autres types de métaux. Cela pourrait également offrir de nouvelles applications dans le champ des piles à combustibles dont le fonctionnement repose sur le même type de réactions.
