5 façons dont les produits chimiques peuvent sauver le monde du changement climatique

5 façons dont les produits chimiques peuvent sauver le monde du changement climatique Shutterstock

En matière d'environnement, l'industrie chimique n'a pas la meilleure réputation. Pourtant, il a un rôle vital à jouer dans le développement de solutions technologiques pour nous sauver de la catastrophe climatique, et pourrait créer des opportunités importantes pour le développement économique mondial en même temps.

1. Stockage et transport d'énergie

5 façons dont les produits chimiques peuvent sauver le monde du changement climatique Transport d'énergie chimique. Shutterstock

L'utilisation croissante d'énergies renouvelables intermittentes telles que l'énergie solaire augmentera la demande de stockage et transport d'énergie. Nous pourrions générer suffisamment d'énergie pour la planète entière en couvrant 3% de la masse terrestre de la Terre avec des panneaux solaires photovoltaïques (PV) de pointe. Mais le meilleur endroit pour eux est au milieu des déserts plutôt que près des consommateurs, ce qui signifie que nous aurions besoin de transporter l'énergie sur de longues distances. Et le soleil ne brille pas la nuit, donc si vous utilisez des PV, nous devons également conserver au moins 12 heures d'énergie stockée comme tampon.

L'ampleur de ce défi signifie que nous ne pouvons pas simplement utiliser un tas de batteries fabriquées à partir de la technologie existante. Mais nous sommes déjà en mesure de transporter et de stocker de grandes quantités d'énergie sous forme de gaz ou de liquides dans notre réseau mondial de pipelines, de véhicules de transport de marchandises et de conteneurs. Au lieu de retirer les combustibles fossiles du désert, nous assisterons probablement à la production de produits chimiques à haute teneur énergétique comme l'hydrogène, le méthane ou l'ammoniac partout où une énergie propre est disponible. Leur manutention, leur traitement et leur transport sont courants dans l'industrie chimique - une expertise dans laquelle le futur secteur de l'énergie verte va puiser.

2. Production d'engrais

5 façons dont les produits chimiques peuvent sauver le monde du changement climatique Consommateur d'énergie. Shutterstock

L'ammoniac est également utilisé pour fabriquer des engrais, et la production à grande échelle du produit chimique était un percée majeure dans les efforts visant à nourrir une population mondiale croissante. L'industrie des engrais est toujours un grand consommateur d'énergie, et la production d'ammoniac à proximité de sources d'énergie renouvelables et de sites de production agricole plutôt que dans des installations centralisées sera un moyen important de réduire son empreinte carbone.

Tout cycle de carburant ou d'engrais durable devra également tenir compte de l'approvisionnement en eau. La fabrication de l'ammoniac (NH₃) utilise de l'hydrogène, qui est présent dans tous les produits chimiques à haute énergie (carburants) et nécessite en fin de compte de l'eau pour sa production. Le fait que la plus grande quantité d'énergie solaire puisse être produite dans des endroits où l'eau est rare est l'un des plus grands obstacles à un déploiement à grande échelle de combustibles renouvelables - et doit être résolu.

3. Véhicules électriques

5 façons dont les produits chimiques peuvent sauver le monde du changement climatique Percée de la batterie. Shutterstock

Transport à l'électricité est le seul moyen de sortir des villes polluées, mais cela nécessite des technologies améliorées de stockage de l'énergie. Des améliorations progressives dans les matériaux et la fabrication des batteries ont fait baisser les prix des véhicules électriques et leurs performances. De nouveaux progrès sont possibles, mais il existe des limites quant à la distance dérivé de la fabrication de bandes magnétiques peut être poussé.

Percées complètement nouvelles technologies qui combinent lithium avec oxygène ou le soufre ouvrira la voie à la prochaine génération de véhicules électriques. Nous avons également vu véhicules à pile à combustible qui produisent de l'électricité à partir de l'hydrogène, comme le Toyota Mirai et Hyundai ix35, entrez sur le marché. Les piles à combustible reposent toujours sur du platine coûteux et écologiquement coûteux, mais recherche chimique fondamentale pourrait fournir des alternatives.

4. Stockage d'énergie caché

5 façons dont les produits chimiques peuvent sauver le monde du changement climatique Usines comme batteries. Shutterstock

L'industrie chimique elle-même est en fait un acteur majeur sur le marché de l'énergie. Les usines peuvent augmenter ou réduire leur consommation d'énergie à la demande des gestionnaires de réseau lorsqu'il y a trop ou trop peu d'électricité produite pour équilibrer l'offre et la demande. Mais ils pourraient également fournir une forme de stockage d'énergie.

De nombreux produits chimiques sont produits en plusieurs étapes, dont certaines nécessitent beaucoup plus d'énergie que d'autres. L'exécution des processus les plus énergivores lorsqu'il y a beaucoup d'électricité disponible (comme quand le soleil brille) et le stockage des produits chimiques produits pour un traitement ultérieur, c'est comme stocker l'énergie. Cela signifie que l'usine utilisera moins d'énergie pendant les périodes de pointe, libérant ainsi de l'électricité pour le reste du réseau. Et la construction de plus de réservoirs pour contenir ces produits chimiques intermédiaires est plus rentable que la construction d'un système de stockage d'énergie compliqué.

Cependant, cette pratique ne se produira que si elle devient rentable, ce qui nécessitera des efforts concertés de la part des industries énergétiques et chimiques réformer le marché de l'électricité. Les politiciens peuvent aider par le biais d'allégements fiscaux ou de subventions pour des processus à forte intensité énergétique conçus pour encourager les entreprises à devenir plus flexibles.

5. Matériaux rares

5 façons dont les produits chimiques peuvent sauver le monde du changement climatique Les LED éclairent le chemin. Shutterstock

Les ampoules LED modernes consomment environ un dixième de la quantité d'électricité de leurs homologues traditionnelles grâce à la technologie des semi-conducteurs basée sur le nitrure de gallium chimique. Mais cela a un prix et un autre défi pour la chimie: le gallium est rarement trouvé sur Terre. Il n'est utilisé qu'en petites quantités dans les LED, ce qui semble être une bonne chose au premier abord mais le rend également très difficile à recycler et ainsi nous pourrions voir des goulots d'étranglement dans sa production à l'avenir à mesure que la demande augmente. Des problèmes similaires existent avec les métaux nobles tels que le platine utilisé dans les filtres à catalyseur des voitures à essence et diesel et dans les électrodes des piles à combustible.

Optimiser la technologie pour réduire le besoin de ces métaux rares les rendra moins chers et nécessitera moins d'extraction. Mais encore une fois, même si cela semble bon, cela peut rendre le recyclage impossible. La chimie n'est pas une alchimie: la transformation d'un élément en un autre ne se produit que dans les réacteurs nucléaires et les accélérateurs de particules, et elle ne fonctionnera pas à plus grande échelle de si tôt. De cette façon, nous avons besoin de chimistes, géologues et experts en logistique pour unir nos forces.La Conversation

A propos de l'auteur

Harry Hoster, directeur de Energy Lancaster et professeur de chimie physique, Université de Lancaster

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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