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Percée technologique dans l’électrolyse du CO2 : à quel point sommes-nous loin de la commercialisation ?
Le réchauffement climatique et le changement climatique devenant de plus en plus graves, il est de plus en plus important de trouver des technologies efficaces et durables de réduction des émissions de carbone. La technologie d'électrolyse du CO2, également connue sous le nom de réduction électrochimique du dioxyde de carbone (CO2RR), montre le potentiel de conversion du dioxyde de carbone en produits chimiques utiles à l'aide de réactions électrochimiques. Cette technologie réduit non seulement la concentration de CO2 dans l’atmosphère, mais produit également des produits chimiques renouvelables, notamment du méthanol, des oléfines et de l’éthanol, essentiels pour relever le défi du changement climatique.
CO2RR représente une étape possible de réduction des émissions de carbone dans le cadre d’une approche plus large de capture et d’utilisation du carbone.
Cependant, bien que la technologie d’électrolyse du CO2 ait fait quelques progrès au cours des dernières décennies, elle est encore loin d’être commercialisée. La réduction du CO2 est confrontée à de nombreux défis, dont les plus importants sont le coût relativement élevé de l’électricité et la présence d’eau et d’autres impuretés lors du processus de dégradation, ce qui rend nécessaire la purification du CO2. Ces défis affecteront sans aucun doute la faisabilité économique de cette technologie dans les applications pratiques.
Contexte historique de la technologie
L’histoire de la technologie de réduction du CO2 remonte au 19e siècle, les premiers exemples utilisant des cathodes de zinc pour réduire avec succès le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone. Alors que le besoin en énergie devenait plus urgent dans les années 1980, la recherche sur cette technologie s’est encore accélérée. Actuellement, de nombreuses entreprises, dont Siemens, Dioxide Materials, Twelve et GIGKarasek, développent une technologie de réduction électrochimique du CO2 à différents stades, démontrant l’existence d’une demande du marché et le potentiel de la technologie.
Défis et opportunités
Le développement de la technologie d’électrolyse du CO2 est confronté à de multiples défis. Le premier aspect est la faisabilité technique. De nombreux produits peuvent être produits par des méthodes électrochimiques, notamment le méthane, l’éthylène et les alcools. Bien que ces produits aient une valeur d'application relativement élevée dans l'industrie chimique, la faible efficacité de réaction et la faible sélectivité pour les processus électrochimiques ont toujours été les principaux problèmes qui ont tourmenté les chercheurs.
Les systèmes CO2RR actuels fonctionnent moins qu'idéalement, de nombreux processus souffrant de surtensions élevées, de faibles rendements de courant, de faibles sélectivités et d'une mauvaise stabilité du catalyseur.
Outre le défi technique de la production d’énergie, le coût de l’approvisionnement en électricité est également un facteur important affectant la commercialisation. À l’heure actuelle, le coût de l’électricité nécessaire aux réactions d’électrolyse est encore relativement élevé par rapport aux prix du pétrole, ce qui soumet de nombreuses entreprises à une pression financière considérable dans les premières étapes de la commercialisation. Il convient de noter que la commercialisation de la technologie d’électrolyse du CO2 peut offrir de nouvelles perspectives aux industries neutres en carbone et des solutions aux problèmes environnementaux, ce qui rend toutes les parties encore optimistes quant à son avenir.
Types de catalyseurs et leurs propriétés
Le choix du catalyseur est crucial dans le processus d'électrolyse du CO2, et les performances du catalyseur affectent directement le rendement et la sélectivité du produit. Différents catalyseurs métalliques présentent des différences significatives dans la réaction de réduction du CO2. Par exemple, les catalyseurs au cuivre peuvent produire une variété de produits de réduction tels que le méthane, l’éthylène ou l’éthanol, tandis que d’autres comme l’étain ou le bismuth peuvent produire sélectivement de l’acide formique.
Les catalyseurs au cuivre qui induisent la synthèse de produits multi-carbonés sont considérés comme une voie alternative plus précieuse dans l'industrie chimique.
À mesure que la technologie se développe, les chercheurs commencent à effectuer des analyses approfondies de ces catalyseurs pour trouver de nouvelles façons d’améliorer l’efficacité de l’électrolyse. La structure du catalyseur et son interaction avec les réactifs sont des facteurs clés affectant les résultats de la réduction. Les catalyseurs efficaces peuvent fonctionner à des tensions plus basses, évitant ainsi les pertes d’énergie inutiles et rendant l’ensemble du processus plus économique.
Perspectives d'avenir
À l’avenir, le développement de la technologie CO2RR s’appuiera sur l’amélioration de la conception modulaire et du niveau technologique, ainsi que sur une bonne planification des sources d’énergie. L’utilisation d’énergies renouvelables pour les réactions d’électrolyse afin de réduire les coûts et d’augmenter l’efficacité de la production sera une orientation clé du progrès. Dans le même temps, le soutien et les orientations politiques du gouvernement et de l’industrie joueront également un rôle important dans la promotion du développement technologique.
Cependant, comme la sensibilisation à l’environnement et les considérations économiques vont de pair, la manière d’équilibrer efficacement les coûts technologiques et les avantages environnementaux constituera un défi majeur dans le futur processus de commercialisation. Sommes-nous prêts à ce que cette technologie arrive réellement et fasse partie de notre vie quotidienne ?
