Du méthanol à partir du gaz carbonique
Cette utilisation du CO2 comme élément de base pour une chimie industrielle, en l'extrayant de l'air ou directement lors de sa production, représente une solution prometteuse pour lutter contre le réchauffement planétaire. Cependant, certains réactifs utilisés pour de tels procédés pourraient libérer plus de CO2 que n'en contiendrait le produit final. Le projet ECO2CO2 (Eco-friendly biorefinery fine chemicals from CO2 photo-catalytic reduction), financé par l'UE, visait à synthétiser du méthanol à partir du CO2. Le cœur de la solution était un réacteur photo-électrochimique, conçu pour atteindre un rendement de 6 % en utilisant de l'eau et la lumière du Soleil. Les chercheurs visaient des produits de chimie finie, comme ceux utilisés dans les parfums, les arômes et les adhésifs. Les partenaires ont commencé par choisir divers produits cibles, en fonction de leurs besoins. Le concept ayant évolué en cours de projet, ils ont modifié l'accord de subvention. Ils ont ensuite étudié deux voies de production du méthanol: la synthèse directe du méthanol, ou indirecte par électrocatalyse du CO2 et réduction de l'eau en CO et H2 (syngaz), suivies d'une conversion en méthanol par des procédés classiques. Les chercheurs ont étudié divers réacteurs catalytiques pour fabriquer des produits de chimie fine en partant de méthanol (comme du méthyl 2-furoate, et des résines de lignine), et conçu divers réacteurs. Le plus petit produisait de 1 à 10 g/h de méthyl 2-furoate, et le plus grand de 10 à 100 g/h de composés adhésifs (comme des substituts partiels de phénol). Cet étage a atteint 15 % de la cible de productivité. Ensuite, les chercheurs ont traité, conditionné et caractérisé des échantillons de lignine, et les ont soumis à des lavages acides pour réduire la quantité de glucides. Ils ont aussi étudié diverses méthodes pour récupérer les produits de décomposition de la lignine. Ils ont sélectionné principaux composants pour conduire d'autres expériences. Le taux de conversion maximal atteint pour la méthylation de la lignine a été de 43 %. Les résultats suggèrent que le processus peut être développé jusqu'à 100 g/h. La modélisation des données a aussi montré une direction prometteuse pour plus d'études. Le meilleur rendement global obtenu jusqu'ici pour la conversion en syngaz par lumière solaire a été de 4,8 % (avec un rapport CO/H2 assez stable d'environ 3). Les techniques de synthèse mises au point par ECO2CO2 se sont avérées convenir à la production en masse. Les chercheurs ont utilisé ces méthodes pour réaliser le prototype, qui a fonctionné pendant les 1 000 heures prévues. D'autres travaux ont porté sur le développement de plans économiques et d'exploitation. Le projet a aussi organisé de nombreuses rencontres de formation. Les résultats d'ECO2CO2 promettent de nouvelles voies de synthèse industrielle basée sur le CO2 pour fabriquer du méthanol ou d'autres carburants comme le syngaz, deux produits chimiques importants et polyvalents. Les procédés devraient donc réduire les rejets de gaz à effet de serre par les entreprises d'Europe.
Mots‑clés
Méthanol, dioxyde de carbone, ECO2CO2, bioraffinerie, chimie fine, systèmes photocatalytiques, combustibles solaires
