Marie Leroy
Le chercheur de Lehigh Engineering, Arup SenGupta, a développé une nouvelle façon de capturer le dioxyde de carbone de l’air et de le stocker dans le “puits infini” de l’océan.
L’approche utilise un filtre polymère innovant contenant du cuivre et convertit essentiellement le CO2 en bicarbonate de sodium (alias bicarbonate de soude) qui peut être rejeté sans risk dans l’océan. Ce nouveau matériau hybride, ou filtre, est appelé DeCarbonHIX (c’est-à-dire la décarbonisation par un matériau hybride échangeur d’ions) et est décrit dans un report récemment publié dans la revue Science Advances.
La recherche, qui a démontré une augmentation de 300 % de la quantité de carbone capturée par rapport aux méthodes existantes de seize directe de l’air, a attiré l’attention internationale de médias comme la BBC Rapidly Organization et The Day by day Beast, et d’organisations professionnelles comme l’American Société chimique. SenGupta lui-même a suscité l’intérêt pour la technologie d’entreprises basées au Brésil, en Irlande et au Moyen-Orient.
“La crise climatique est un problème global”, déclare SenGupta, qui est professeur de génie chimique et biomoléculaire et de génie civil et environnemental au Pc Rossin College or university of Engineering and Used Science de Lehigh. “Et je crois que nous avons la responsabilité de construire une technologie de capture directe de l’air de manière à ce qu’elle puisse être mise en œuvre par des personnes et des pays du monde entier. Quiconque peut utiliser un téléphone portable devrait pouvoir utiliser ce processus. Ce n’est pas une technologie pour gagner de l’argent. C’est pour sauver le monde.
Le travail est une autre extension de l’engagement staff et professionnel de SenGupta dans le développement de systems qui profitent à l’humanité, et en particulier aux communautés marginalisées du monde entier. Ses recherches sur la science et la technologie de l’eau ont porté sur les méthodologies de traitement de l’eau potable, le dessalement, la réutilisation des eaux usées municipales et la récupération des ressources. Il a inventé le premier nanomatériau échangeur d’anions hybride sélectif pour l’arsenic (HAIX-Nano) réutilisable et, par conséquent, in addition de deux millions de personnes dans le monde boivent désormais de l’eau sans arsenic. Deux de ses brevets ont été reconnus comme “Patents for Humanity” par le US Patent and Trademark Office.
Son creation de DeCarbonHIX est le résultat d’un projet en cours de dessalement des eaux usées basé sur le CO2 financé par le Bureau of Reclamation sous la juridiction du Département américain de l’intérieur. SenGupta et ses étudiants étaient à la recherche d’un approvisionnement fiable en CO2 même dans les endroits reculés. Cette quête a ouvert la voie au domaine de la seize directe de l’air, ou DAC, et à la création de DeCarbonHIX. Ce sujet était le sujet de thèse de l’étudiant en génie de l’environnement Hao Chen ’23 PhD, qui a soutenu avec succès son doctorat en mars et recevra son doctorat en mai.
Capter le carbone à des concentrations plus faibles
Le as well as abondant des gaz à effet de serre contribuant au réchauffement climatique est le dioxyde de carbone. En 2021, les émissions mondiales de CO2 ont augmenté de 6 % par rapport à l’année précédente, pour atteindre 36,3 gigatonnes, selon l’Agence internationale de l’énergie. Une seule gigatonne (égale à 1 milliard de tonnes) équivaut à la masse de tous les mammifères terrestres sur terre.
Selon le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, les émissions de gaz à effet de serre ont augmenté les températures mondiales d’environ 1,1 degré Celsius par rapport aux niveaux préindustriels. Dans son rapport de groupe de travail de 2021, le GIEC estime que la température annuelle moyenne au cours des 20 prochaines années devrait augmenter d’au moins 1,5 degrés Celsius. Plus la terre se réchauffe, as well as les retombées sont importantes en termes d’élévation du niveau de la mer, de tempêtes extrêmes et de perturbations écologiques, qui ont toutes des répercussions sur la santé, la sécurité et la stabilité mondiales.
“Le pire dans cette crise, c’est que les personnes marginalisées, qui sont pauvres, souffriront 10 fois in addition que celles qui ont contribué à cette problem”, déclare SenGupta.
Il y a trois façons de réduire le CO2, dit-il. La première – l’action gouvernementale – peut réduire les émissions, mais cela ne réglera pas ce qui est déjà dans l’air.
“La deuxième façon consiste à l’éliminer des resources ponctuelles, des endroits comme les cheminées et les cheminées où le dioxyde de carbone est émis en quantités énormes”, dit-il. “La bonne chose à ce sujet est que vous pouvez l’éliminer à des concentrations très élevées, mais cela ne cible que les émissions de sources spécifiques.”
La méthode la in addition récente s’appelle la capture directe de l’air, qui, dit-il, “vous permet d’éliminer le CO2 de n’importe où, même de votre propre arrière-cour”.
Avec le DAC, les processus chimiques éliminent le CO2 de l’atmosphère, après quoi il est généralement stocké sous terre. Cependant, dit SenGupta, la technologie est limitée par sa capacité. Il ne peut pas capturer suffisamment de CO2 pour surmonter le coût énergétique de l’exécution du processus.
“Si vous captez le dioxyde de carbone d’une cheminée dans une usine, la quantité de CO2 dans l’air peut dépasser 100 000 functions par million”, dit-il. “A cette focus, il est facile à éliminer. Mais d’une manière générale, le niveau de CO2 dans l’air est d’environ 400 functions par million. C’est très élevé du place de vue du changement climatique, mais à des fins d’élimination, nous considérons cela comme ultra-dilué. Les matériaux filtrants actuels ne peuvent tout simplement pas en collecter suffisamment.”
Un autre défi avec DAC concerne le stockage. Une fois le CO2 capturé, il est dissous, mis sous pression, liquéfié et généralement stocké à des kilomètres sous terre. Une opération DAC doit alors être située dans une zone avec suffisamment de stockage géologique – et de stabilité. Un pays comme le Japon, par exemple, ne peut pas pomper le CO2 sous terre car la région est sujette aux tremblements de terre.
Voir une resolution dans l’eau de mer
SenGupta a développé une méthode DAC qui surmonte à la fois le problème de capture et le problème de stockage.
Pour le problème de seize, il a développé DeCarbonHIX – un sorbant mécaniquement solide et chimiquement secure (un matériau utilisé pour absorber les liquides ou les gaz) – qui contient du cuivre.
“Le cuivre modifie une propriété intrinsèque du matériau polymère guardian et améliore la capacité de capture de 300 %”, a-t-il déclaré. “Nous avons montré que pour la seize directe de l’air dans l’air avec 400 get-togethers par million de CO2, nous atteignons la capacité, ce qui signifie que la capacité n’est in addition fonction de la quantité de dioxyde de carbone dans l’air. Le filtre sera complètement saturé à n’importe quelle concentration, ce qui signifie que vous pouvez effectuer un DAC dans votre jardin, au milieu du désert ou au milieu de l’océan.”
L’océan est en fait la solution de SenGupta au problème de stockage. Son processus DAC commence par le soufflage d’air à travers le filtre pour capturer le CO2. Une fois que le filtre est saturé de molécules de gaz (déterminé en mesurant la quantité de gaz entrant dans le filtre par rapport à la sortie), l’eau de mer passe à travers le filtre. L’eau de mer convertit le dioxyde de carbone en bicarbonate de sodium (vous le connaissez probablement sous le nom de bicarbonate de soude, mais perdez le visuel automobile nous parlons ici d’une remedy dissoute). Le bicarbonate de sodium dissous est ensuite rejeté directement dans l’océan, ce que Sengupta appelle “un puits infini”.
“Et cela n’a aucun impact négatif sur l’océan”, déclare SenGupta. “Cela ne improve pas du tout la salinité.”
En fait, dit-il, le bicarbonate de sodium, qui est légèrement alcalin, peut améliorer la santé de l’océan. En effet, des niveaux élevés de CO2 dans l’atmosphère ont progressivement réduit le pH de l’océan, provoquant une acidification. Des eaux as well as acides nuisent à la croissance et à la reproduction de la vie marine comme les coraux et le plancton et peuvent créer des effondrements catastrophiques de la chaîne alimentaire.
“Le bicarbonate de sodium peut inverser cette baisse du pH”, dit-il.
Il convient de noter, dit-il, que, comme les procédés DAC existants, DeCarbonHIX peut également être désorbé avec de l’eau chaude ou de la vapeur, et le CO2 pur peut être récupéré, comprimé et stocké sous terre dans un stockage géologique.
“En réalité, ce nouveau matériau filtrant offre un double manner de désorption et de séquestration.”
