L'équipe NETL convertit le CO2 en acétate : le projet peut réduire les gaz à effet de serre tout en fournissant une matière première commerciale utile

Jul 07, 2023

27 août — PITTSBURGH — Alors que les inquiétudes liées aux gaz à effet de serre et au réchauffement climatique persistent dans le monde, une équipe de trois chercheurs du National Energy Technology Laboratory a trouvé un moyen de transformer le dioxyde de carbone en un produit commercial utile – l'acétate – et travaille pour développer leur découverte à l'échelle commerciale.

Djuna Gulliver, chercheuse principale fédérale ; Sam Flett, associé de recherche à l'Oak Ridge Institute for Science and Education ; et l'ingénieur de recherche Dan Ross, de l'équipe de soutien à la recherche Lidos de NETL, ont expliqué leur travail et fait visiter leur laboratoire de Pittsburgh.

L'acétate est un liquide semi-synthétique aux utilisations variées : il peut être transformé en fibres pour tissus ou moulé en formes pour montures de lunettes ou bijoux ou utilisé pour des produits de nettoyage ou des produits tels que du dissolvant pour vernis à ongles (acétone).

Leur découverte de la transformation du CO2 gazeux en acétate liquide était un heureux hasard, ont déclaré les trois scientifiques. Cela implique l’intervention de micro-organismes qui agissent comme biocatalyseurs.

Un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d’une réaction chimique sans subir elle-même de modification chimique permanente. Un biocatalyseur est une substance naturelle qui utilise des enzymes provenant de sources biologiques pour atteindre le même objectif pour les réactions biochimiques. NETL a déposé un brevet sur cette technologie.

Ross travaillait sur un autre projet visant à convertir le charbon en méthane en utilisant la microbiologie et avait accès à des puits de méthane de houille. L’idée de convertir le CO2 en produits à valeur ajoutée en utilisant l’électricité n’est pas nouvelle, ils ont donc décidé d’essayer d’enrichir ces échantillons de méthane en laboratoire pour les convertir en acétate.

"Nous pensions que ce serait une bonne source de ces micro-organismes et nous avions une capacité unique à obtenir ces échantillons car nous travaillons beaucoup dans ces systèmes", a déclaré Gulliver.

Bien entendu, toutes les petites créatures ne conviennent pas. Ils ont commencé avec une communauté très diversifiée et ont enrichi une série d’expériences pour une communauté qui possède la plus grande abondance de quatre à cinq micro-organismes catalysant la conversion du dioxyde de carbone en acétate.

Et ils n’ont pas besoin de retourner au puits pour récolter davantage d’organismes, ont-ils déclaré. Ils continuent de se propager à partir de l’échantillon d’origine – un profane pourrait le comparer grossièrement au levain.

La prochaine phase de leur projet, ont-ils déclaré, consiste à trouver comment produire davantage. À l’heure actuelle, ils peuvent produire environ 8 grammes par litre de solution – un gramme équivalant à environ 0,28 once ou 1,9 cuillère à café – dans des tubes à essai. Ils veulent titrer cela – le titre est une mesure de concentration – à 40 grammes par litre et passer de la production de litres de produit à des gallons. "Notre objectif est toujours d'augmenter cette concentration."

"La mise à l'échelle sera davantage un problème, je pense, en termes de coûts matériels pour garantir que nous soyons en mesure d'en assurer la logistique", a déclaré Gulliver. En théorie, ils devraient être capables de transformer les micro-organismes en une biomasse suffisamment importante pour permettre des taux de conversion importants.

Ils ont commencé à travailler sur ce projet en 2017-2018, ont-ils déclaré, mais le COVID l'a interrompu, donc à la fin de 2020 et en 2021, ils ont commencé à étendre le processus de test, a déclaré Ross. "Au cours des dernières années, nous avons optimisé et maintenant que nous l'avons en quelque sorte réduit, nous voulons travailler davantage du côté des bioréacteurs - donc l'ingénierie pour maximiser nos produits."

Un bioréacteur n’est pas une sorte de machine monstrueuse produisant des trucs avec toutes sortes de bruits et d’effets effrayants. Leurs bioréacteurs sont des tubes de 1 litre. Ils combinent le liquide de propagation avec la culture dans le tube, le gazent avec du CO2 et le laissent travailler pour produire l'acétate.

À l’heure actuelle, lorsqu’ils atteignent le titre souhaité, ils doivent s’arrêter et retirer le matériau. C'est ce qu'on appelle un réacteur discontinu.

Ils travaillent donc au développement d'un réacteur à flux continu, dans lequel un flux de fluide entre et frappe le biocatalyseur et, pendant qu'il fonctionne, l'acétate sort par une sortie différente. Cela signifie qu’ils pourraient augmenter le temps de séjour – la durée dans le réacteur – et doubler ou tripler la concentration, et extraire constamment le produit plutôt que d’arrêter constamment le processus.