Un nouveau sorbant à basse température présente un potentiel pour la capture à grande échelle du CO₂

Des chercheurs de l'Université d'Helsinki ont présenté un nouveau sorbant liquide prometteur pour la capture directe du dioxyde de carbone dans l'air (DAC). Selon l'équipe, ce sorbant combine une forte capacité d'absorption, une régénération à faible consommation d'énergie et un potentiel de réutilisation. Ces atouts, s'ils sont exploités à grande échelle, pourraient contribuer à réduire les coûts et les pertes énergétiques qui ont pénalisé de nombreuses approches de DAC.

Les travaux, menés par la chercheuse postdoctorale Zahra Eshaghi Gorji, portent sur un composé superbase-alcool formé à partir de 1,5,7-triazabicyclo[4.3.0]non-6-ène (TBN) et d'alcool benzylique (TBN-BA). Les auteurs indiquent qu'un gramme de ce sorbant liquide peut absorber environ 156 milligrammes de CO₂ présents dans l'air ambiant non traité et que le composé « ne réagit pas avec l'azote, l'oxygène ni les autres gaz atmosphériques », ce qui le rend sélectif pour la capture du CO₂. L'équipe souligne un autre avantage pratique : le CO₂ capturé peut être libéré à une température modérée. Comme le note The Register, le composé « nécessite seulement 30 minutes d'exposition à l'air à 70 °C (158 °F) pour libérer son CO₂ », une température de régénération bien inférieure à celle de certains sorbants qui requièrent une chaleur très élevée.

L'étude menée par l'Université d'Helsinki confirme ces performances, en soulignant la recyclabilité et la propreté du processus de récupération du CO₂. Les chercheurs ont indiqué au Register qu'après le premier cycle de capture-libération, « la capacité d'absorption a diminué d'environ 25 %, ce qui nous permet d'estimer qu'environ 75 % du CO₂ a été récupéré », et qu'« après le deuxième cycle, la quasi-totalité du CO₂ est éliminée ». Les tests de réutilisation ont montré que le matériau conservait environ 75 % de sa capacité d'absorption après 50 cycles et environ 50 % après 100 cycles, ce qui témoigne de sa durabilité, mais aussi d'une dégradation manifeste qui devra être prise en compte pour une utilisation commerciale à long terme.

L'équipe d'Helsinki précise que les travaux restent à l'échelle du laboratoire et que leur application industrielle nécessitera des développements supplémentaires. Selon The Register, elle travaille à la conversion du sorbant liquide en formes solides en l'incorporant à des supports tels que la silice et l'oxyde de graphène, car les systèmes DAC en fonctionnement privilégient généralement les sorbants solides pour faciliter leur manipulation et leur intégration aux procédés. Le projet SuperBase Solutions de l'université travaille déjà sur des méthodes de production économiques et adaptables aux composés superbasiques, dans le but d'accélérer la fabrication, le contrôle qualité et la conformité réglementaire pour les applications industrielles.

Des recherches indépendantes et la littérature technique soulignent à la fois le potentiel et les défis pratiques que l'approche d'Helsinki vise à relever. Un rapport technique du Département de l'Énergie des États-Unis sur les sorbants à basse température de régénération examine l'utilisation de systèmes d'amines catalysées et de liquides ioniques pour améliorer la cinétique d'absorption/désorption et réduire les besoins énergétiques. Il présente des schémas de procédés conceptuels et des analyses économiques préliminaires suggérant que les sorbants catalysés pourraient réduire les coûts de la capture directe du CO₂ (DAC) s'ils sont mis en œuvre à grande échelle. Le Laboratoire national d'Oak Ridge a exploré une voie alternative, la DAC quasi cryogénique utilisant des physisorbants tels que la zéolite 13X et le CALF-20 à des températures inférieures à la température ambiante. Il a constaté un potentiel de réduction substantielle des coûts actualisés lorsque le fonctionnement à basse température et l'utilisation d'adsorbants appropriés sont combinés. Des études publiées sur les zéolites montrent également que le déploiement à basse température peut rendre les physisorbants peu coûteux compétitifs pour l'élimination du CO₂ ambiant dans des conditions froides et sèches. D’autres travaux ont examiné des voies hybrides, par exemple en couplant des absorbants à une régénération électrochimique pour libérer du CO₂ à température ambiante, évitant ainsi une désorption nécessitant beaucoup de chaleur.

Ces études plus approfondies soulignent un compromis classique dans le développement de la capture directe du CO₂ (DAC) : les sorbants chimiques qui fixent fortement le CO₂ dans les conditions ambiantes nécessitent souvent une forte consommation d’énergie ou des procédés complexes pour libérer le gaz, tandis que les physisorbants sont plus faciles à régénérer, mais peuvent exiger des basses températures ou des installations plus importantes. Le composé TBN-BA d’Helsinki représente une solution intermédiaire, un sorbant chimique à température de désorption relativement basse. Cependant, la dégradation de sa durée de vie observée et la nécessité actuelle de convertir une formulation liquide en un sorbant solide fonctionnel constituent des obstacles que l’équipe doit surmonter pour démontrer sa viabilité commerciale.

Les chercheurs d'Helsinki et leurs documents institutionnels insistent également sur la non-toxicité et le faible coût de production du TBN-BA. L'initiative SuperBase Solutions affirme que le groupe a progressé vers la production à l'échelle industrielle de composés superbasiques, notamment grâce à des efforts pour construire un système prototype automatisé. De tels progrès en matière de fabrication seraient essentiels si un sorbant solide à base de TBN-BA devait être déployé à grande échelle, étant donné que toute contribution significative à l'atténuation du changement climatique nécessite de très grands volumes de matériau.

Des contraintes de temps et de ressources pourraient ralentir l'avancement du projet. Selon The Register, Eshaghi Gorji est en congé parental jusqu'en octobre 2026 et le passage aux essais pilotes se poursuivra en fonction des capacités de l'équipe. Les chercheurs reconnaissent que « le développement d'un produit commercial exige beaucoup de temps, de financement et d'efforts » et n'ont pas souhaité s'engager sur un calendrier précis.

Le contexte industriel et politique accentue l'urgence : The Register a constaté que les émissions de CO₂ issues des combustibles fossiles ont atteint un niveau record en 2025, une tendance en partie due à la demande croissante d'électricité des centres de données et autres utilisateurs énergivores. Ce contexte explique pourquoi les matériaux de capture du CO₂ à faible coût et à faible consommation d'énergie suscitent un tel intérêt ; même une légère réduction de l'énergie nécessaire à la régénération des sorbants, ou une amélioration de leur durée de vie, peuvent avoir un impact significatif sur le coût actualisé de la capture et sur les émissions du cycle de vie des installations de capture directe du CO₂.

À l'heure actuelle, les résultats obtenus avec le TBN-BA d'Helsinki constituent une avancée à l'échelle du laboratoire, offrant une option potentiellement utile parmi les chimies de capture directe du CO₂ (DAC). Selon l'Université d'Helsinki, les prochaines étapes consistent en la conversion en sorbants solides et en des essais de performance dans une installation DAC pilote. La capacité de ces démonstrations à combler les lacunes restantes, à évaluer la durabilité du composé sur de nombreux cycles de capture-relâchement, à faciliter son intégration pratique sur sorbant solide et à valider sa rentabilité à grande échelle déterminera si ce composé passe du stade de promesse scientifique à celui d'outil industriel pour la lutte contre le changement climatique.