Une nouvelle méthode de capture directe de l’air pourrait rapprocher le monde de l’atteinte de zéro émission nette de carbone

Une équipe d'ingénieurs innovants de l'Université Rice a franchi une étape majeure dans l'industrie du captage du carbone avec son dernier développement.

A team of innovative engineers from Rice University has achieved a major milestone in the carbon capture industry with their latest development that could revolutionize the market. The researchers successfully created an electrochemical reactor that can enhance carbon capture from the atmosphere with unmatched efficiency and no harmful byproducts. Here's how this new direct air capture method could make the world one step closer to achieving net-zero carbon emissions in the future.

Une équipe d'ingénieurs innovants de l'Université Rice a franchi une étape majeure dans l'industrie du captage du carbone avec son dernier développement qui pourrait révolutionner le marché. Les chercheurs ont réussi à créer un réacteur électrochimique capable d’améliorer la capture du carbone de l’atmosphère avec une efficacité inégalée et sans sous-produits nocifs. Voici comment cette nouvelle méthode de capture directe de l’air pourrait rapprocher le monde de l’objectif de zéro émission nette de carbone à l’avenir.

Emissions Reach New Heights Resulting in Climate Disasters

Les émissions atteignent de nouveaux sommets, entraînant des catastrophes climatiques

A report published in BioScience studying the current state of the climate found that the world is “on the brink of an irreversible climate disaster.” The same study showed that fossil fuel emissions have increased to an all-time high. This growth was highlighted by the fact that the 3 hottest days ever occurred in July of 2024. Additionally, the sea surface temperatures hit new records in 2024 in multiple regions.

Un rapport publié dans BioScience étudiant l’état actuel du climat révèle que le monde est « au bord d’un désastre climatique irréversible ». La même étude a montré que les émissions de combustibles fossiles ont atteint un niveau record. Cette croissance a été mise en évidence par le fait que les trois jours les plus chauds jamais enregistrés ont eu lieu en juillet 2024. De plus, les températures à la surface de la mer ont atteint de nouveaux records en 2024 dans plusieurs régions.

All of this climate data points to the undeniable fact, that it's time for governments to take the initiative. Thankfully there are several approaches they have as options. Driving sustainability and renewability is at the core of this approach. From pushing for more EVs and alternative energy sources to taxing wasteful manufacturers, there are solutions worth following.

Toutes ces données climatiques soulignent le fait indéniable qu’il est temps pour les gouvernements de prendre l’initiative. Heureusement, ils disposent de plusieurs approches comme options. Favoriser la durabilité et le renouvellement est au cœur de cette approche. Qu’il s’agisse de promouvoir davantage de véhicules électriques et de sources d’énergie alternatives ou de taxer les fabricants qui gaspillent, il existe des solutions qui méritent d’être suivies.

Notably, there isn’t one option that can solve this problem. People will need to change their habits alongside technological advancements to achieve victory. One such tech, Carbon capture, usage, and storage (CCUS) is seen as one of the best ways to help achieve these goals.

Notamment, aucune option ne peut résoudre ce problème. Les gens devront changer leurs habitudes parallèlement aux progrès technologiques pour remporter la victoire. L’une de ces technologies, le captage, l’utilisation et le stockage du carbone (CCUS), est considérée comme l’un des meilleurs moyens d’atteindre ces objectifs.

Direct Air Capture – Current Methods

Capture directe de l'air – Méthodes actuelles

Reducing carbon emissions is a priority for environmentalists globally. Notably, direct air capture is the most popular method of removing CO2 from the atmosphere. There are several ways that this process can be initiated. However, they all require the use of dangerous chemicals that leave byproducts, or an intense amount of energy is required to complete the extraction process.

La réduction des émissions de carbone est une priorité pour les environnementalistes du monde entier. La capture directe de l’air est notamment la méthode la plus populaire pour éliminer le CO2 de l’atmosphère. Il existe plusieurs manières de lancer ce processus. Cependant, ils nécessitent tous l’utilisation de produits chimiques dangereux qui laissent des sous-produits, ou une quantité intense d’énergie est nécessaire pour terminer le processus d’extraction.

The most popular methods use chemicals to bond carbon and oxygen atoms in the gas molecules to other compounds in purpose-selected liquids. The CO2 is introduced via a mixed gas stream of varying degrees and strengths to trap the dioxide molecules in the liquid. Once contained in the solutions, the CO2 extraction process begins.

Les méthodes les plus populaires utilisent des produits chimiques pour lier les atomes de carbone et d’oxygène des molécules de gaz à d’autres composés présents dans des liquides spécialement sélectionnés. Le CO2 est introduit via un flux gazeux mixte de degrés et de forces variables pour piéger les molécules de dioxyde dans le liquide. Une fois contenu dans les solutions, le processus d'extraction du CO2 commence.

The extraction process is the most energy-intensive part of the procedure. Depending on the gas options it can require multiple steps and highly specialized locations. The most common methods of extracting CO2 from the solvents involve heat, chemical reactions, or electrochemical processes. Additionally, the type of solvent used dictates the intensity and effectiveness of this approach.

Le processus d’extraction est la partie la plus énergivore de la procédure. Selon les options de gaz, cela peut nécessiter plusieurs étapes et des emplacements hautement spécialisés. Les méthodes les plus courantes d’extraction du CO2 des solvants impliquent la chaleur, des réactions chimiques ou des processus électrochimiques. De plus, le type de solvant utilisé dicte l’intensité et l’efficacité de cette approche.

Amine-based Sorbents

Absorbants à base d'amines

The most popular solution used for carbon capture is Amine-based sorbets. This solution is effective at trapping CO2 without using a lot of energy. However, the solution is unstable and toxic, resulting in additional risk and storage costs following the process.

La solution la plus utilisée pour le captage du carbone est celle des sorbets à base d’amines. Cette solution est efficace pour piéger le CO2 sans consommer beaucoup d’énergie. Cependant, la solution est instable et toxique, ce qui entraîne des risques et des coûts de stockage supplémentaires à la suite du processus.

Sodium and Potassium Hydroxide

Hydroxyde de sodium et de potassium

Scientists have also introduced a less toxic approach that utilizes Sodium or potassium hydroxides as the trapping solvent. This strategy provides solid bonds between the CO2 and solvent atoms. The problem is that the bonds are so strong they require an enormous amount of heat to break, releasing the carbon. As such, this method is expensive and requires a lot of specialty equipment.

Les scientifiques ont également introduit une approche moins toxique qui utilise des hydroxydes de sodium ou de potassium comme solvant de piégeage. Cette stratégie fournit des liaisons solides entre les atomes de CO2 et de solvant. Le problème est que les liaisons sont si fortes qu’elles nécessitent une énorme quantité de chaleur pour se briser, libérant ainsi le carbone. Cette méthode est donc coûteuse et nécessite de nombreux équipements spécialisés.

Direct Air Capture PSE Reactor Study

Étude sur le réacteur PSE à captage direct de l'air

Recognizing the limitations of these technologies and the clear demand for a more sustainable and easier-to-integrate solution. RICE University engineers went to work creating the first room temperature direct air capture device. The team published their findings in Nature Energy.

Reconnaissant les limites de ces technologies et la demande claire d’une solution plus durable et plus facile à intégrer. Les ingénieurs de l’Université RICE se sont mis au travail pour créer le premier dispositif de capture directe de l’air à température ambiante. L'équipe a publié ses résultats dans Nature Energy.

Source – RICE University

Source – Université RICE

The report introduces the PSE (Porous Solid Electrolyte) reactor. This electrochemical regeneration device relies on electrical energy to separate carbon from the air rather than heat or other more expensive methods. The reactor described integrates a porous solid electrolyte layer, enabling researchers to optimize electrical inputs. These inputs dictate ion movement and mass transfer, ushering CO2 molecules away using current rather than chemicals.

Le rapport présente le réacteur PSE (Porous Solid Electrolyte). Ce dispositif de régénération électrochimique repose sur l'énergie électrique pour séparer le carbone de l'air plutôt que sur la chaleur ou d'autres méthodes plus coûteuses. Le réacteur décrit intègre une couche d'électrolyte solide poreux, permettant aux chercheurs d'optimiser les apports électriques. Ces entrées dictent le mouvement des ions et le transfert de masse, éloignant les molécules de CO2 en utilisant du courant plutôt que des produits chimiques.

Direct Air Capture PSE Reactor Test Results

Résultats des tests du réacteur PSE à capture directe d’air

The reactor successfully proved it could remove CO2 without the need for heat. Its modular three-chambered structure allows the reactor to separate alkaline absorbent in one and high-purity carbon dioxide in the other. The team found that the reactor could selectively split NaHCO3/Na2CO3 solutions with 90% capture capacity. Impressively, the reactor only required a tiny amount of energy and proved to be resilient across different mixtures.

Le réacteur a prouvé avec succès qu’il pouvait éliminer le CO2 sans avoir besoin de chaleur. Sa structure modulaire à trois chambres permet au réacteur de séparer l'absorbant alcalin dans l'une et le dioxyde de carbone de haute pureté dans l'autre. L’équipe a découvert que le réacteur pouvait diviser sélectivement les solutions NaHCO3/Na2CO3 avec une capacité de capture de 90 %. Impressionnant, le réacteur ne nécessitait qu’une infime quantité d’énergie et s’est avéré résistant à différents mélanges.

Hydrogen Generation

Génération d'hydrogène

The report also found that the process can be used to cogenerate hydrogen. Hydrogen fuel is already in use to power a variety of items, heat homes, and much more. Hydrogen fuel cells can cleanly and efficiently produce electricity. It makes sense to add them to the team's overall goal of driving sustainability to new heights.

Le rapport révèle également que le processus peut être utilisé pour cogénérer de l’hydrogène. Le carburant hydrogène est déjà utilisé pour alimenter une variété d’articles, chauffer les maisons et bien plus encore. Les piles à combustible à hydrogène peuvent produire de l’électricité de manière propre et efficace. Il est logique de les ajouter à l’objectif global de l’équipe consistant à amener le développement durable vers de nouveaux sommets.

Benefits the Direct Air Capture PSE Reactor Brings to the Market

Avantages que le réacteur PSE à capture directe d’air apporte au marché

This research brings a lot of benefits to the table. For one, the entire project relies on already available and tested technologies. This strategy makes the venture more practical. It’s easier to integrate, train new users, and innovate the process, as products like

Cette recherche apporte de nombreux avantages. D’une part, l’ensemble du projet repose sur des technologies déjà disponibles et testées. Cette stratégie rend l'entreprise plus pratique. Il est plus facile d'intégrer, de former de nouveaux utilisateurs et d'innover dans le processus, car des produits comme