Dans une avancée majeure pour la lutte contre le changement climatique, une équipe de chercheurs a développé un nanogénérateur révolutionnaire capable d’absorber le dioxyde de carbone (CO2) de l’atmosphère pour produire de l’électricité.
Cette innovation promet une méthode neutre en carbone en combinant l’adsorption du dioxyde de carbone et la production d’énergie simultanément. Selon l’équipe, la technologie dévoile une approche de nanoconfinement spatial puissante pour la séparation précise et indispensable des ions.
Le nanogénérateur de l’équipe de l’université du Queensland pourrait déboucher sur une nouvelle méthode de capture du carbone à l’échelle industrielle.
Une solution durable pour la capture du CO2
L’un des problèmes les plus importants de notre époque est le réchauffement de la planète, causé par les émissions de gaz à effet de serre, principalement les émissions de dioxyde de carbone provenant de l’activité humaine.
Les stratégies de capture, d’utilisation et de stockage du carbone (CCUS) devraient jouer un rôle essentiel dans la résolution de ce problème. Toutefois, les technologies actuelles de captage, d’utilisation et de stockage du carbone sont énergivores et coûteuses, ce qui compromet leur viabilité d’un point de vue environnemental et financier.
Le cœur de cette innovation réside dans un composite de feuilles de nanotechnologie et d’hydrogel d’agarose (NaH), qui fonctionne en séparant les ions le long de ses canaux intérieurs. Grâce à une structure innovante combinant du nitrate de bore et un gel de polyamine, le nanogénérateur génère un courant électrique à partir de l’adsorption du carbone, exploitant ainsi une source d’énergie autrefois
“Nous avons trouvé le moyen de rendre les ions positifs beaucoup plus grands que les ions négatifs et, comme les différentes tailles se déplacent à des vitesses différentes, ils génèrent un courant de diffusion qui peut être amplifié en électricité pour alimenter des ampoules ou tout autre appareil électronique”, a déclaré Zhuyuan Wang du Dow Centre for Sustainable Engineering Innovation de l’UQ dans un communiqué de presse.
Pour remédier à la similitude de taille des ions, des adsorbants nanocomposites sont mis au point en greffant de la polyéthylèneimine (PEI) sur des nanofeuillets bidimensionnels de nitrure de bore hexagonal (h-BN), formant ainsi des nanofeuillets de h-BN fonctionnalisés à la PEI (h-BN-NH2).
Selon les chercheurs, l’adsorption du CO2 libère des ions NH3+ chargés positivement et liés au h-BN et des ions HCO3- chargés négativement dans les canaux de l’hydrogel, créant ainsi une disparité de taille significative. Cette disparité permet une diffusion rapide à travers le générateur, ce qui se traduit par de l’électricité pour alimenter des appareils externes, en utilisant le CO2 gazeux comme source d’énergie.
Transformer les gaz à effet de serre en énergie
Les deux composants ont été encapsulés dans un hydrogel contenant 90 % d’eau, façonnés en disques de 4 centimètres et en petits rectangles, et évalués dans un conteneur scellé rempli de CO2.
Les résultats ont surpris l’équipe lorsqu’elle a enregistré des signaux électriques générés au cours du processus. “J’ai tout revérifié et tout fonctionnait correctement. J’ai donc commencé à rêver de changer le monde grâce à cette technologie”, a déclaré M. Wang.
Les chercheurs affirment qu’ils pourraient capturer environ 1 % de l’énergie inhérente contenue dans le gaz CO2. Comme pour d’autres technologies, l’équipe se concentre désormais sur l’amélioration de l’efficacité et la réduction des coûts.
Le nanogénérateur pourrait avoir deux utilisations futures après la réussite des essais en laboratoire. Les chercheurs suggèrent de développer un dispositif portable légèrement plus grand pour produire de l’électricité, en utilisant le CO2 atmosphérique pour alimenter les téléphones mobiles ou les ordinateurs portables. À plus grande échelle, la technologie pourrait être intégrée aux processus industriels de capture du CO2 pour exploiter l’électricité.
“Nous voulons réaliser la valeur d’un gaz à effet de serre problématique et changer la perception du CO2. Jusqu’à présent, le CO2 a été considéré comme un problème à résoudre, mais il peut être une ressource pour l’avenir”, a déclaré Xiwang Zhang, directeur du Centre Dow, dans un communiqué.
