Du zinc pour emmagasiner l'énergie du soleil
La réduction de l'oxyde de zinc (ZnO) par un matériau carboné avec comme source d'énergie une irradiation solaire concentrée constitue un concept novateur pour le stockage de l'énergie dans le zinc (Zn) sous forme de «carburant solaire». L'énergie contenue dans le zinc peut ensuite être récupérée sous forme d'électricité dans des cellules à carburant Zn/air, ou bien le zinc peut servir à produire de l'hydrogène extrêmement pur par réaction avec de la vapeur d'eau. Dans les deux cas, il y a formation de ZnO, qui peut être retraité dans le réacteur solaire pour produire à nouveau du zinc métallique, avec des émissions en CO2 considérablement réduites par rapport à la production conventionnelle de Zn à base de combustible fossile. Destiné à évaluer de façon expérimentale le processus de réduction carbothermique solaire du ZnO à une échelle limitée, le projet SOLZINC soutenu par la Commission européenne a permis de concevoir et de fabriquer un réacteur solaire à deux cavités particulièrement novateur. Un mélange d'oxyde de zinc, combiné à du charbon, du coke ou de la biomasse carbonée, est placé dans la cavité inférieure bien isolée, autrement dit la chambre du réacteur. Un ensemble d'héliostats reflète la lumière solaire vers un miroir hyperbolique fixé à la tour de production, qui reflète à son tour les rayons lumineux à travers un concentrateur secondaire dans le fourneau solaire. L'irradiation solaire chauffe la cavité supérieure au travers d'une fenêtre à quartz, qui chauffe ensuite de façon indirecte la cavité inférieure. À des températures supérieures à 1000° C, le ZnO se décompose en zinc et en oxygène, qui se combine à nouveau avec le charbon et forme des oxydes de carbone en tant que sous-produits mineurs de la réaction. Les produits gazeux sont évacués au travers d'un conduit d'évacuation des gaz qui est connecté à un refroidisseur permettant la condensation du zinc et la création d'une fine poudre susceptible d'être manipulée et transportée en toute sécurité. Après des essais poussés sur différents prototypes à l'échelle du laboratoire, le réacteur chimique solaire a été intégré à la centrale solaire de l'Institut des Sciences Weizmann en Israël avec une capacité de production atteignant 1 MW. Les premiers essais ont permis d'utiliser 30 pour cent de l'énergie solaire disponible et de produire 45 kg de zinc à l'heure, soit plus que les objectifs initiaux du projet. Dans une centrale industrielle à grande échelle, ce type de processus permettrait d'extraire des quantités bien plus importantes. La procédure implique l'utilisation de charbon fossil ainsi que de la biomasse, par ex. sous forme de charbon de bois. Si ce dernier est utilisé, l'intégralité du procédé peut être neutre en CO2.
