Procédés de météorisation naturelle améliorés pour renforcer le stockage de CO2

Les scientifiques doivent surmonter de graves défis environnementaux si le monde veut atteindre ses objectifs de neutralité carbone d’ici 2050. Depuis la révolution industrielle, la pollution causée par l’homme a atteint de nouveaux sommets, endommageant les écosystèmes sensibles et la santé, et modifiant les modèles météorologiques. Une méthode pour lutter contre ce changement climatique qui pourrait réduire l’impact environnemental est le stockage de CO2. Cependant, il existe de nombreux facteurs limitants.

Heureusement, des scientifiques de Stanford ont introduit une nouvelle méthode de piégeage et de stockage de CO2 qui s’inspire des anciennes méthodes de production de béton. Cette solution hautement efficace et à faible coût pourrait révolutionner les industries et aider à prévenir de nouveaux dommages environnementaux. Voici ce que vous devez savoir.

Capture de CO2

Notamment, la Terre a un moyen très efficace de capturer le CO2. À travers le processus de météorisation, les minéraux changent leur composition chimique sur des milliers d’années, absorbant lentement le CO2 au cours de leur trajet.

Plus précisément, les minéraux de silicate riche en Mg de la Terre réagissent avec l’eau et le CO2 atmosphérique. Cette réaction chimique provoque un échange d’ions, aboutissant à la création d’ions de bicarbonate et de minéraux de carbonate solide. Ces deux minéraux offrent une excellente absorption de CO2.

La météorisation prend du temps

Le processus de météorisation fonctionne bien si vous avez un millénaire pour attendre que le processus se termine. Cependant, l’humanité est soumise à un calendrier plus serré, car il existe un besoin immédiat de lutter contre les risques des gaz à effet de serre et d’autres émissions. Par conséquent, de nombreuses recherches ont été menées pour capturer le CO2 par d’autres méthodes.

Weathered Minerals

Solutions de stockage de CO2 créées par l’homme

Depuis les années 1990, des progrès importants ont été réalisés dans le secteur de la capture du carbone. Les scientifiques ont créé plusieurs méthodes pour empêcher le carbone de s’échapper dans l’atmosphère. Parmi ces techniques, les méthodes de capture de l’air direct sont les plus avancées. Ces appareils utilisent de grands ventilateurs pour pousser l’air à travers des portails qui supportent des réactions chimiques, transformant le carbone en produits chimiques moins nocifs ou en le supprimant complètement de l’air.

Problèmes avec les systèmes de stockage de CO2 actuels

Il existe plusieurs inconvénients avec les méthodes de capture de CO2 actuelles. Tout d’abord, les systèmes de capture de l’air direct sont coûteux à produire, à maintenir et à intégrer. Ces coûts supplémentaires les rendent impraticables pour de nombreuses entreprises et applications. De plus, ils sont gourmands en énergie, ce qui augmente encore les coûts d’exploitation de ces systèmes. Heureusement, ce scénario est sur le point de changer.

Étude sur le stockage de CO2

Une équipe de scientifiques de Stanford a récemment publié “Thermal Ca2+/Mg2+ exchange reactions to synthesize CO2 removal materials” dans la revue scientifique Nature. L’étude a examiné la création d’un nouveau processus chimique qui active les minéraux de silicate inerte via une réaction d’échange d’ions.

Techniques de météorisation améliorées

L’objectif de l’étude était de montrer comment, grâce à l’utilisation de la chaleur et de minéraux sélectionnés, le processus de météorisation peut être accéléré de siècles à des heures. L’équipe a commencé ses recherches en chauffant de l’oxyde de calcium avec des minéraux contenant des ions de magnésium et de silicate.

La chaleur contrôlée permet aux silicates de s’exciter et d’échanger des ions, créant deux minéraux affamés de CO2, l’oxyde de magnésium et le silicate de calcium. Ces minéraux très réactifs capturent et stockent le carbone atmosphérique à un rythme qui est des milliers de fois plus rapide que leurs structures précédentes.

Inspiration

Étonnamment, l’inspiration pour cette recherche révolutionnaire vient d’une ancienne méthode de mélange de béton. Le processus nécessitait que les ouvriers chauffent de l’oxyde de calcium à 1 400 degrés dans un four. À partir de là, les anciens bâtisseurs mélangeaient du sable. Cependant, pour leurs besoins, les chercheurs ont modifié cette étape.

Au lieu de cela, l’équipe a mélangé de l’oxyde de calcium avec d’autres minéraux contenant des ions de magnésium et de silicate pour créer de l’oxyde de magnésium et du silicate de calcium. Notamment, l’équipe a expérimenté avec différents minéraux, notamment l’olivine, la sérpentine et l’augite. Toutes ces options se sont avérées efficaces.

Test de stockage de CO2

Les chimistes de l’Université de Stanford ont testé la réactivité des nouveaux minéraux dans des conditions de température ambiante. Les tests consistaient à utiliser à la fois du CO2 pur et des environnements à air ouvert. Les tests consistaient à exposer du silicate de calcium et de l’oxyde de magnésium à l’air ouvert pour enregistrer la réactivité à température ambiante. Les résultats ont été édifiants.

Résultats des tests

Les ingénieurs ont été ravis de voir que le CaCO3 et le CaSO4 réagissaient quantitativement avec des silicates riches en Mg divers. Lorsqu’ils étaient exposés à l’eau et à du CO2 pur, les échantillons météorisés en laboratoire absorbaient le CO2 à des taux sans précédent. Plus précisément, le silicate de calcium et l’oxyde de magnésium n’ont eu besoin que de deux heures pour compléter leurs extractions de CO2.

Test en air ouvert

Pour tester la nouvelle matière dans un environnement plus réaliste, l’équipe a mené des tests en air ouvert. Ils ont utilisé des échantillons humides de silicate de calcium et d’oxyde de magnésium pour cette étape. Les minéraux ont été trouvés pour fonctionner comme prévu. Leur capture de CO2 était plus lente car il y avait une concentration de CO2 nettement plus faible que les tests de CO2 pur, mais toujours beaucoup plus efficace que les options naturelles.

Avantages de l’étude

Il y a de nombreuses raisons pour lesquelles une entreprise voudrait utiliser ces données pour améliorer son environnement. Tout d’abord, c’est une solution plus abordable par rapport à la capture de carbone directe. Le processus prend un seul minéral réactif et crée deux minéraux conçus spécifiquement pour supprimer le CO2 sans pièces mobiles, ce qui ajoute à sa fiabilité.

Faible consommation d’énergie

Les ingénieurs ont noté que les mêmes conceptions de fours utilisées pour fabriquer du ciment étaient la méthode idéale pour produire les nouveaux minéraux. Cette approche nécessite moins de la moitié de l’énergie utilisée par les options de capture de l’air direct les plus performantes. Plus précisément, elle nécessite -1 MWh par tonne de CO2 supprimé, ce qui en fait une solution intelligente pour la plupart des applications.

Accessibilité

Cette étude est considérée par beaucoup comme un changement de jeu en raison de l’accessibilité aux matériaux nécessaires pour la faire fonctionner. Actuellement, les scientifiques estiment qu’il existe 100 000 gigatonnes de réserves d’olivine et de sérpentine. De plus, l’équipe a noté qu’il y a plus de 400 millions de tonnes de déchets miniers avec des silicates appropriés générés dans le monde entier. Ces options offrent plus de matériaux pour contrebalancer les problèmes de CO2 de l’homme.

De plus, parce que ces matériaux peuvent être créés dans des fours standard, il n’y a pas de grande barrière technique qui doit être surmontée. La configuration est facile, peut être déplacée et intégrée avec un minimum d’effort, et utilise des outils, des minéraux et des connaissances facilement disponibles. De plus, les fours à ciment fonctionnent pendant des décennies, ce qui réduit les coûts de maintenance.

Extensibilité

Un autre avantage majeur de cette étude est qu’elle introduit une option extensible pour le stockage de CO2 industriel. Les systèmes de capture de l’air direct nécessitent beaucoup d’ajustements pour les intégrer, et leurs coûts peuvent les rendre inaccessibles à de nombreux fabricants pour le moment.

La méthode de météorisation améliorée offre une alternative extensible qui peut grandir pour répondre aux besoins du secteur industriel mondial. Étonnamment, l’équipe estime que chaque tonne de matière réactive supprimera une tonne de dioxyde de carbone de l’atmosphère.

Applications de stockage de CO2

Il existe de nombreuses applications pour une option de stockage de CO2 pratique et abordable. Les entreprises continuent de chercher des moyens de respecter les restrictions de carbone et l’objectif mondial d’émissions nettes nulles. Cette technologie pourrait aider à atteindre cet objectif et rendre les silicates riches en Mg une ressource précieuse en même temps.

Agriculture

Le secteur agricole pourrait tirer le plus grand bénéfice de cette étude. Les agriculteurs dépensent beaucoup d’argent pour ajouter de l’alcali au sol pour augmenter le pH de leurs champs et améliorer les récoltes. Cette technologie permettrait aux agriculteurs de supprimer le carbone dans les silicates que les plantes peuvent exploiter, tout en ajoutant des minéraux à base d’alcali pour améliorer les rendements. De plus, les minéraux de carbone stocké finiront par se retrouver dans l’océan pour un stockage sûr et permanent.

Industriel

Il existe de nombreuses applications industrielles pour cette technologie. On pourrait voir un jour où les fabricants répandent de l’oxyde de magnésium et du silicate de calcium sur d’immenses opérations pour supprimer le CO2 de l’air ambiant. Cette approche offre une option rentable et facile à initier.

Chercheurs de l’étude

Les chercheurs de Stanford, Matthew Kanan et Yuxuan Chen, ont dirigé l’étude sur le stockage de CO2. Ils ont travaillé avec des équipes de Sanford et ont reçu une subvention du Sustainability Accelerator à la Stanford Doerr School of Sustainability. Maintenant, le groupe cherche à trouver des partenaires pour aider à développer et à commercialiser leurs produits de stockage de CO2.

Entreprises leaders du marché du stockage de CO2

La poursuite de la neutralité carbone a contribué à créer une économie de stockage de carbone en plein essor. Ce secteur comprend des entreprises qui développent, fournissent ou offrent des solutions de capture de carbone et des taxes à ce marché. Ces entreprises ont connu une croissance significative au cours des cinq dernières années en raison de la demande accrue d’énergie propre et de contrôle de la pollution. Voici une entreprise qui continue de diriger l’industrie.

Quanta Services, Inc.

Quanta Services, Inc (PWR ) est entré sur le marché en 1997. Son fondateur, John R. Colson, voulait offrir des solutions d’infrastructure énergétique aux clients d’entreprise. En 1998, Quanta Services est devenu public. En moins d’une décennie, il a été inscrit sur l’indice S&P 500. Aujourd’hui, l’entreprise propose des produits couvrant un champ d’industries, notamment la capture de CO2, la production d’énergie, les énergies renouvelables et bien d’autres.

Quanta Services, Inc. est un concurrent majeur dans l’industrie de la capture de CO2. Elle emploie actuellement 58 400 travailleurs et propose ses produits à l’échelle mondiale. L’entreprise a fait preuve de résilience face à des conditions de marché volatiles et a une capitalisation boursière actuelle de 38,42 milliards de dollars. Ces facteurs, combinés avec son passé réputé, font de Quanta Services Inc. un ajout intelligent à votre portefeuille.

Dernières nouvelles sur Quanta Services

Le stockage de CO2 par météorisation naturelle améliorée est une avancée majeure

L’avenir du stockage de CO2 dépendra de nombreux facteurs. Cette dernière recherche ouvre la porte à un nettoyage de CO2 à grande échelle. Étonnamment, les ingénieurs peuvent actuellement produire 33 livres de matière de silicate par semaine. Cependant, des millions de tonnes d’oxyde de magnésium et de silicate de calcium sont disponibles. Par conséquent, leurs prochaines étapes consisteront à établir des partenariats pour améliorer les processus d’extraction et de conversion.

Le concept de suppression permanente de milliards de tonnes de CO2 de l’atmosphère en utilisant l’approvisionnement inexhaustible de minéraux de la Terre est logique. Par conséquent, cette avancée scientifique pourrait avoir un effet retentissant sur l’industrie de la capture de CO2 et pourrait conduire à ce que cette technologie devienne aussi courante que les unités de climatisation. Pour le moment, vous devez applaudir l’ingéniosité des efforts de l’équipe et de la créativité.

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Référence à l’étude :

^{1. Chen, Y., Kanan, M.W. Thermal Ca2+/Mg2+ exchange reactions to synthesize CO2 removal materials. Nature 638, 972–979 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08499-2}