Production d’hydrogène alimentée par le solaire – Transformer le plastique en quelque chose d’utile

La production d’hydrogène alimentée par le solaire est un objectif des ingénieurs depuis des décennies. Cependant, cette tâche s’est avérée coûteuse et très difficile à réaliser, ce qui a fait que la science a pris du retard par rapport à d’autres méthodes de production d’énergie verte, comme les options solaires et géothermiques. Ce mois-ci marque un développement majeur dans cette recherche, une équipe d’ingénieurs basée dans l’UE a présenté un processus de recyclage électrochimique du plastique qui produit de l’hydrogène comme sous-produit propre. Voici ce que vous devez savoir

Il convient de noter que la création d’énergie propre peut être une tâche difficile qui, dans certains scénarios, réduit fortement l’avantage de son utilisation dès le départ. Des systèmes comme les panneaux solaires et les parcs éoliens peuvent coûter cher à installer, surveiller et entretenir. De plus, ils nécessitent beaucoup d’espace et s’appuient souvent sur des méthodes de fabrication anciennes qui ne sont pas écologiques. Cette recherche vise à transformer ce paradigme, en alignant les méthodes et stratégies de production avec l’objectif global d’atteindre une énergie propre.

Déchets plastiques

Les niveaux de déchets plastiques ont atteint des proportions historiques à l’échelle mondiale. Déjà en 2024, les analystes prévoient que 220 M tonnes de déchets plastiques seront produites. Malheureusement, seulement environ 10 % de ces déchets arriveront jamais à une usine de recyclage. Par conséquent, les 90 % restants restent dans les décharges, les cours d’eau et les rues des villes.

Pourrait s’aggraver

Selon les environnementalistes et les chercheurs, le problème des déchets plastiques ne fera qu’empirer dans les années à venir. D’une part, chaque année offre une capacité de production accrue, entraînant davantage d’utilisation et de déchets.

Les dangers du plastique s’intensifient

Au fil du temps, le plastique se décompose en sous‑produits nocifs pouvant entraîner des problèmes de santé tels que le cancer et la résistance aux antibiotiques, en plus des évidents impacts environnementaux. De minuscules polluants plastiques ont été découverts dans la chaîne alimentaire.

Il convient de noter qu’une grande partie de ces déchets plastiques comprend du polystyrène, qui est le produit ciblé par les ingénieurs dans leur stratégie de recyclage du carbone, les menant à la stratégie de production d’hydrogène alimentée par le solaire.

Le recyclage du carbone vise à réduire les déchets

Il existe actuellement de nombreuses méthodes de recyclage différentes pour aider à réduire les déchets. L’une des plus célébrées et efficaces est le recyclage du carbone. Cette stratégie consiste à décomposer les déchets et à les utiliser pour créer de nouveaux matériaux qui peuvent ensuite être employés dans d’autres processus de fabrication.

L’objectif du recyclage du carbone est d’éliminer les déchets un jour en transformant les déchets plastiques inutiles et en leur donnant une nouvelle vie sous forme de matériau industriel de première étape. Voici les types de recyclage du carbone les plus courants aujourd’hui.

Dégradation électrochimique

La dégradation électrochimique utilise un mélange de certains produits chimiques et de charges électriques variables pour séparer et créer de nouvelles liaisons chimiques au sein du plastique usagé. Cette méthode nécessite beaucoup d’électricité pour rompre avec succès les liaisons chimiques et laisser des molécules plus petites et plus utiles.

Biodégradation

La biodégradation est une autre forme de recyclage du carbone qui a gagné en popularité ces dernières années. Cette méthode intègre des organismes vivants tels que les champignons et les bactéries. Ces micro‑organismes se nourrissent des déchets plastiques au niveau moléculaire, libérant les molécules de carbone et d’oxygène.

Cette approche présente l’avantage de ne pas nécessiter d’énormes quantités d’électricité ou de produits chimiques dangereux. Cependant, elle peut être lente, et il n’est pas possible de déterminer avec précision la durée du processus de décomposition, car les conditions environnementales et d’autres facteurs peuvent affecter la performance des micro‑organismes.

Décomposition thermique

La décomposition thermique utilise la chaleur pour rompre les liaisons moléculaires et libérer les molécules de carbone grâce à un processus appelé pyrolyse. Cette méthode génère de la chaleur, de la vapeur et de l’électricité, qui peuvent être utilisés pour compenser les besoins de fabrication. La décomposition thermique offre de faibles émissions, réduit les polluants atmosphériques et peut produire du bio‑huile, des fibres de carbone et de nombreux autres produits précieux.

Étude sur l’hydrogène provenant des panneaux solaires

Ce mois-ci, une équipe d’ingénieurs du Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry à Göttingen a publié une étude¹ dans la revue Angewandte Chemie, détaillant un nouveau processus électrochimique qui nécessite peu d’énergie et ne produit aucun sous‑produit nocif.

Source – Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry in Göttingen

La méthode repose sur un processus appelé électrocatalyse du fer, qui stimule les matériaux et facilite la dégradation. L’étude examine spécifiquement l’utilisation d’une méthode électrocatalytique pour offrir une dégradation plus efficace des polystyrènes. Les ingénieurs ont démontré avec succès qu’il était possible de convertir les déchets plastiques en matériau industriel tel que des produits benzoyliques monomères, créant de l’hydrogène comme sous‑produit au passage.

Test

Les tests ont commencé avec des ingénieurs tentant de convertir les déchets plastiques à l’échelle du gramme. Plus précisément, l’équipe a créé un complexe de porphyrine de fer capable de cycler entre différentes étapes d’oxydation, améliorant le processus de dégradation du polystyrène.

Résultats

Les tests ont prouvé que les chercheurs pouvaient créer avec succès de l’hydrogène en utilisant cette méthode, ainsi qu’une multitude d’autres matériaux industriels utiles, tels que l’acide benzoïque, présent dans de nombreux conservateurs, et le benzaldéhyde. Il convient de noter qu’ils n’avaient pas pour objectif de produire de l’hydrogène, mais plutôt de démontrer l’efficacité de leur méthode de recyclage du carbone à faible énergie.

Avantages

Cette recherche apporte de nombreux avantages aux marchés. Tout d’abord, le processus est entièrement basé sur le fer. Le fer n’est pas rare et se trouve partout dans le monde. Cet ingrédient facilement disponible est simple à obtenir, peu coûteux et disponible en grandes quantités.

Peu coûteux

L’attrait principal de cette méthode de production d’hydrogène est qu’elle réduit la consommation électrique des autres méthodes de capture du carbone. Il est moins coûteux de commander et d’utiliser le fer que les autres méthodes de recyclage du carbone.

Le fer est non toxique

Un autre avantage majeur de l’utilisation du fer est qu’il est non toxique. Il se trouve naturellement et ne nuit pas à l’environnement. Ainsi, son utilisation s’inscrit dans l’objectif global de nettoyer et de réduire les coûts pour tous.

Efficace

Un autre avantage majeur de ce produit est qu’il ne nécessite pas beaucoup d’énergie pour être réalisé. Ainsi, il peut fonctionner avec des panneaux solaires classiques. Cette stratégie crée une boucle fermée pour le cycle de production et d’utilisation du produit, réduisant davantage les coûts et améliorant les performances.

L’intégration de panneaux solaires dans cette équation est considérée par beaucoup comme la prochaine étape pour créer une méthode plus efficace pouvant être utilisée à l’échelle mondiale. Il convient de noter que les panneaux solaires à haute efficacité et d’autres avancées récentes pourraient améliorer davantage cette approche dans les semaines à venir.

Scalabilité

Un autre atout majeur du nouveau processus électrochimique au fer est qu’il peut passer rapidement à l’échelle industrielle. La technologie est facile à intégrer et prête à être déployée. L’intérêt pour cette méthode de production d’hydrogène vert a déjà été suscité.

Chercheurs

L’étude sur le recyclage du carbone a été dirigée par Lutz Ackermann au Friedrich Wöhler Research Institute for Sustainable Chemistry à Göttingen. L’équipe a collaboré avec d’autres pour obtenir une compréhension complète des raisons et du fonctionnement de cette forme unique de recyclage chimique pouvant créer un avenir plus vert.

Entreprises qui pourraient bénéficier de l’étude sur l’hydrogène alimenté par le solaire

Lorsque vous examinez le marché, vous pouvez facilement identifier quelques entreprises qui pourraient exploiter ce développement pour améliorer leurs résultats. Les sociétés du secteur du recyclage du carbone prendront certainement note de l’efficacité accrue pour améliorer leurs résultats. Voici une entreprise bien positionnée pour tirer profit de cette technologie lorsqu’elle sera disponible au public.

Chart Industries GTLS

Chart Industries, basée dans le Wisconsin , est entrée sur le marché en 1985. Charles et Arthur Holmes ont lancé l’entreprise pour fournir des produits et un soutien aux fournisseurs d’énergie et de gaz. Plus précisément, la société était spécialisée dans les équipements cryogéniques avant de se diversifier dans le recyclage du carbone grâce à l’acquisition d’Earthly Lans.

Earthly Lans a aidé Chart Industries à introduire la technologie de Capture du Carbone Cryogénique (CCC) dans leur processus de fabrication. Ce système unique réduit la pollution grâce à un processus propriétaire de recyclage du carbone. Ainsi, il est considéré par beaucoup comme l’une des meilleures options respectueuses de l’environnement pour ceux qui cherchent à réduire la pollution carbone à l’échelle industrielle.

Chart Industries a connu des hauts et des bas cette année mais est toujours considéré comme un ‘hold‘ solide par la plupart des analystes. L’entreprise a réalisé plusieurs acquisitions de haut niveau. De plus, elle a ouvert des usines en Asie, en Inde, en Australie, en Europe et en Amérique du Sud.

Chart Industries pourrait intégrer cette méthode de recyclage à faible coût pour réduire les déchets et améliorer ses résultats. La demande pour l’action GTLS pourrait augmenter au cours des prochaines semaines et mois grâce à ces développements ainsi qu’aux nouveaux produits et services de l’entreprise. Actuellement, GTLS a une capitalisation boursière de 7,09 milliards de dollars avec un rendement annuel de 21,48 %.

Hydrogène alimenté par le solaire – Futur

La création d’hydrogène et d’autres composés industriels précieux à l’aide de panneaux solaires est une révolution. Ces technologies peuvent travailler ensemble pour améliorer la fabrication verte. Pour l’instant, alors que ces technologies sont encore en cours d’introduction auprès du public, la meilleure option est de gérer et de réduire vos déchets de manière responsable.

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Référence de l’étude:

^{1. Hourtoule, M., Trienes, S., & Ackermann, L. (2024). Anodic commodity polymer recycling: The merger of iron-electrocatalysis with scalable hydrogen evolution reaction. Angewandte Chemie International Edition, 63(48), e202412689. https://doi.org/10.1002/anie.202412689}