12/03/2018 - Récupération du CO2 pour la production d'éléments chimiques de base pour l'industrie chimique

Menéame

El dioxyde de carbone Elle n'a pas une image très positive, car sa réputation est directement liée aux gaz à effet de serre. Cependant, toutes les nouvelles qui vous concernent ne sont pas mauvaises. Dans deux projets de recherche qui Siemens est en cours de réalisation avec la société chimique allemande Evonik, du CO2 est utilisé pour produire des produits chimiques de base et spécialisés très précieux pour l'industrie.

Ces lignes de recherche, appelées Rheticus et eEthylene, sont financées par le gouvernement allemand et témoignent du pari de l'entreprise pour développer des initiatives qui garantissent un avenir durable. Un avenir dans lequel la production de butanol, d'éthylène ou d'éthylène à partir du CO2 est une réalité de plus en plus proche.

Avec les premiers résultats, les scientifiques espèrent obtenir des informations qui leur permettront de mettre progressivement en œuvre des processus de synthèse électrochimique pour des applications industrielles à grande échelle et de réduire les coûts et leur impact sur l'environnement.

Rheticus: le programme qui convertit du CO2 en produits chimiques spéciaux

En janvier dernier, près de 20 experts de Siemens et Evonik ont présenté un nouveau projet de recherche appelé Rheticus. Un projet sur lequel les techniciens travaillent pour produire des produits chimiques spéciaux à partir de CO2. La première phase s'achèvera en 2019 et, d'ici à 2021, il est prévu de construire une usine d'essai initiale au siège d'Evonik au nord-ouest de l'Allemagne.

La procédure a deux moments clés. Au début, un électrolisionneur Siemens utilise l'énergie renouvelable pour convertir le dioxyde de carbone et l'eau en monoxyde de carbone métabolisé (CO). Ensuite, un processus de fermentation d'Evonik transforme très sélectivement les gaz contenant du CO en substances précieuses avec l'aide de micro-organismes spécialisés. Il en résulte des produits chimiques tels que le butanol et l'hexol, qui sont des matières premières pour la fabrication de produits tels que les plastiques spéciaux et les additifs alimentaires.

" Nous travaillons avec des configurations expérimentales et c'est là que nous pouvons tester et optimiser nos cellules d'électrons et d'électrodes de diffusion de gaz ," explique Günter Schmid, responsable des électrolisateurs Siemens Corporate Technology.

L'objectif du projet est de transférer cette technologie du laboratoire dans un centre d'essais d'ici 2021, puisque de Rheticus on s'attend à une capacité de production de 10 à 20 tonnes par an. Cela préparerait le scénario pour la construction d'une usine industrielle d'un volume de fabrication pouvant atteindre 20 000 tonnes de butanol ou d'indonol par an. "Nous étudions également la possibilité de produire d'autres produits chimiques spéciaux ou même des combustibles ," ajoute Schmidt. Selon les besoins des futurs clients, les dimensions de la plateforme Rheticus pourraient également être élargies. "Avec la plate-forme Rheticus, nous voulons montrer que la photosynthèse artificielle est possible," ajoute le Dr. Thomas Haas, responsable du projet au département de recherche stratégique d'Evonik. La photosynthèse artificielle est que le CO2 et l'eau sont transformés en produits chimiques par une combinaison de étapes chimiques et biologiques dans un procédé similaire à celui des feuilles utilisant la chlorophile et les enzymes pour synthétiser le glucose.

La nouvelle technologie combine de multiples avantages. Il permet non seulement de produire des produits chimiques de manière durable, mais il sert aussi de réservoir d'énergie, qui peut répondre aux fluctuations et aider à stabiliser le réseau.

Rheticus fait partie de l'initiative Kopernikus, un projet qui vise à trouver de nouvelles solutions et à transformer le système allemand d'approvisionnement en énergie. Il est également financé par le Ministère fédéral allemand de l'éducation et de la recherche (BMBF), qui consacre 2,8 millions d'euros à son développement.

eEthylene: production neutre en CO2

Dans le cadre du projet eEthylene, également financé par le gouvernement allemand, des experts de Siemens travaillent avec des scientifiques d'Evonik, de l'Université technique de Berlin, de l'Université de Bochum et de l'Institut Helmholtz d'Erlangen-Nuremberg pour étudier comment le dioxyde de carbone peut être converti en éthylène. " Nous sommes convaincus que le CO2 non seulement aidera à produire des matériaux convoités, mais aussi ouvrira de nouvelles opportunités d'affaires à Siemens ," dit Dan Taroata, directeur de projet de Siemens, le leader du consortium.

Les chercheurs utilisent de l'électricité dans un système d'hydrogène d'une seule étape pour synthétiser l'éthylène à partir du dioxyde de carbone et de l'eau. Son travail est centré sur les électrocatalyseurs parce que ces matériaux peuvent charger CO2 inerte avec des électrons riches en énergie pour créer de l'éthylène. Si les électrons sont regroupés dans l'eau environnante, le processus crée de l'hydrogène. C'est pourquoi le catalyseur joue un rôle décisif dans le succès de la méthode. Cependant, c'est un grand défi technologique de trouver une électrode cuprifère stable pour la production d'éthylène.

Pour convertir le CO2 en éthylène, Siemens contribue au processus de production avec un système d'un de ses domaines clés de compétence: une installation d'hydrogène pour une exploitation continue. Il est basé sur des électrolizers pour la production d'hydrogène, qui font partie de la gamme actuelle de produits de la société.

eEthylene, le projet triennal lancé en octobre 2016, est financé par le Ministère allemand de l'éducation et de la recherche. Il fait partie de l'initiative de recherche CO2Plus pour l'utilisation du CO2 qui vise à élargir la base de production de matières premières. Siemens est le leader du consortium du projet et avec un budget total de 2.9 millions d'euros, eEthylene pourrait révolutionner la production d'éthylène, car son objectif est de découvrir comment le dioxyde de carbone peut devenir éthylène efficacement.

Production économique d'éthylène

L'éthylène est actuellement utilisé de différentes façons. Tout d'abord, c'est la matière première pour la production de polyéthylène, de chlorure de vinyle et de polyester. En tant que tel, il est contenu dans la plupart des plastiques.

L'éthylène aide également les fruits et légumes à mûrir au moment précis, une application importante dans un monde de chaînes mondialisées d'approvisionnement alimentaire. Si le processus de production d'électrolytique peut être optimisé, il pourrait être compétitif avec la méthode de fabrication conventionnelle. Outre que le processus utiliserait du CO2 atmosphérique et serait souhaitable dans une perspective environnementale, il serait également utile de le suivre d'un point de vue commercial. Cela s'explique par le fait qu'une tonne d'éthylène coûte entre 850 et 1 200 euros et qu'environ 180 millions de tonnes sont utilisées chaque année.

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Salle de presse | Siemens

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