Reconstruisons chimiquement les combustibles fossiles pour créer une énergie durable

Reconstruisons chimiquement les combustibles fossiles pour créer une énergie durable Si les feuilles peuvent le faire, pourquoi pas nous? Image de feuille de www.shutterstock.com

Lorsque nous brûlons un combustible fossile - charbon, pétrole ou gaz - il produit de l'énergie que nous utilisons et des sous-produits tels que l'eau et le dioxyde de carbone. C'est le CO₂ qui s'avère être un problème - les humains en ont augmenté la quantité dans l'atmosphère d'environ 40%, provoquant chaud d'environ 1 ℃ jusqu'à présent. Cela signifie que nous devons agir rapidement, étant donné que l'accord de Paris vise à limiter les augmentations de température à 1.5 ℃.

Le désir d'une énergie durable et sobre en carbone est le moteur d'une boom mondial des énergies renouvelables. Mais les sources d'énergie alternatives - en particulier l'énergie éolienne et solaire - venir avec leurs propres défis.

Et si, au lieu de brûler d'anciens combustibles fossiles, nous pouvions rassembler les ingrédients pour réassembler le carburant? Si nous pouvions le faire en utilisant une énergie d'origine durable, nous disposerions d'un approvisionnement en carburant propre et potentiellement infini.

Cela semble fou, mais en réalité, les scientifiques ont fait des progrès importants ces dernières années. Et étonnamment, ils le font en imitant les plantes.

Imitant la nature

La quantité d' l'énergie solaire frappe la Terre est 5,000 100,000 fois supérieure à la demande humaine (environ 20 XNUMX térawatts contre XNUMX térawatts). Un problème avec l'énergie solaire est sa fiabilité. Les cellules solaires ne produisent pas d'énergie la nuit ou lorsque le soleil ne brille pas. Cela peut être résolu par stocker l'énergie solaire, à l'aide de plusieurs technologies de stockage émergentes.

Mais nous pourrions également utiliser l'énergie pour produire d'autres combustibles, que nous pourrons brûler plus tard pour fournir une alimentation électrique prévisible et constante. Si nous utilisons l'énergie solaire, ce processus forme un cycle fermé et durable.

A grande quantité de recherches est en cours dans ce domaine, connu sous le nom de photosynthèse artificielle. La photosynthèse est le processus mené par les plantes pour stocker l'énergie solaire, créant indirectement des combustibles fossiles, donc le nom reflète les tentatives de l'humanité pour imiter la nature.

L'énergie électrique fournie par les cellules solaires peut être utilisée pour diviser l'eau et produire un combustible, l'hydrogène. Lorsque l'hydrogène est brûlé, de l'eau se forme et de l'énergie est libérée. L'eau est le seul sous-produit.

Des chercheurs du monde entier travaillent sur ce processus, et des développements récents ont montré comment le rendre plus efficace. Mon travail récent a atteint une efficacité de 22%, ce qui est doubler les valeurs prévues pour que le processus devienne viable.

L'étape suivante

Mais un combustible gazeux présente des problèmes de manipulation pratiques. L'hydrogène est donc plus facile à stocker que l'énergie électrique, mais ce n'est pas notre carburant idéal.

Les combustibles liquides sont préférables, car les pompes à carburant, les voitures et les centrales au charbon existantes n'auraient besoin que de changements mineurs pour utiliser ces combustibles non fossiles à base de carbone.

Reprenant l'inspiration de la photosynthèse, la prochaine étape est claire: combiner l'hydrogène et le carbone pour produire des combustibles fossiles artificiels. Des travaux visant à rendre ce processus efficace sont déjà en cours à travers le monde, avec des résultats impressionnants.

L'efficacité n'est pas encore aussi élevée que pour l'hydrogène, mais les progrès sont impressionnants. Les combustibles liquides sont produits avec le les systèmes fonctionnent plus efficacement que les plantes.

Ce concept fournit un approvisionnement en carburant qui n'est limité que par le soleil. Il utilise des carburants à base de carbone, mais est globalement neutre en carbone. Tout le dioxyde de carbone produit lors de la combustion du carburant sera utilisé pour produire à nouveau du carburant, en collectant le dioxyde de carbone de l'atmosphère pour réagir avec l'hydrogène.

Toute l'eau divisée pour produire l'hydrogène sera libérée sous forme de vapeur d'eau lorsque le carburant sera brûlé et deviendra éventuellement de la pluie.

Remplacement des combustibles fossiles

La technologie existante ne peut pas remplacer les combustibles fossiles. C'est un point important lorsque l'on considère les investissements nécessaires dans les panneaux solaires ou les éoliennes. Le remplacement des sources d'énergie existantes par une source d'énergie intermittente nécessite un stockage.

L'humanité doit être prête à épuiser les combustibles fossiles, et parce que l'abandon des combustibles fossiles doit se produire à terme, il serait sage de se concentrer sur la recherche de la technologie nécessaire pour permettre une transition en douceur afin que la société soit prête.

Les combustibles fossiles sont limités, mais l'énergie solaire est presque infinie, et généralement les choses très abondantes finissent par être très bon marché.

Cela peut-il vraiment fonctionner? Eh bien, ce processus existe depuis plus de 3 milliards d'années. Il n'y a littéralement rien de plus testé!La Conversation

A propos de l'auteur

Shannon A. Bonke, doctorante à l'École de chimie, Université de Monash

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

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