C’est une véritable rupture technologique : des chercheurs japonais viennent de diviser par 100 le temps nécessaire pour convertir le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone. Là où il fallait 24 heures, 15 minutes suffisent désormais. Et tout cela avec des matériaux bon marché, une technique proche du street art, et une promesse très claire : transformer un polluant en ressource énergétique à grande échelle.
L’équipe conjointe de l’université de Tohoku, de Hokkaido et de la start-up AZUL Energy n’a pas réinventé la chimie du carbone mais a trouvé comment réutiliser un composant chimique déjà utilisé dans un autre secteur : les phtalocyanines. Ces molécules organiques sont utilisées depuis longtemps comme colorants bleus et verts. Mais ici, leur rôle est tout autre : catalyser la transformation électrochimique du CO₂ en CO. Le procédé consiste à vaporiser les cristaux de phtalocyanines directement sur des électrodes, comme un graffeur taguant une paroi. Résultat : une couche cristalline dense où les électrons circulent efficacement, accélérant la réaction.
Parmi les versions testées (fer, nickel, cuivre), c’est la phtalocyanine de cobalt (CoPc) qui a donné les meilleurs résultats. Non seulement elle assure une conversion rapide, mais elle tient la distance : 144 heures de fonctionnement continu sous des conditions proches de l’utilisation industrielle, à 150 mA/cm². Cette performance dépasse pour la première fois les seuils exigés pour une utilisation industrielle réelle. Autrement dit, la voie est ouverte vers une production continue et commercialement viable. Transformé en CO, le CO₂ devient un intermédiaire essentiel pour produire ce qu’on appelle du syngas (gaz de synthèse). Ce gaz, mélange de CO et d’hydrogène, peut ensuite être converti en carburants liquides, en méthanol ou en gaz naturel de synthèse.
L’intérêt est double : réduire la concentration de CO₂ dans l’atmosphère et générer de l’énergie stockable et transportable. Un double bénéfice qui place cette technologie au cœur des solutions dites CCU (Carbon Capture and Utilization). Jusqu’à présent, convertir le CO₂ demandait 24 heures de traitement, avec des étapes complexes : mélanges de poudres conductrices, liants, séchage, traitement thermique. Avec cette méthode par pulvérisation directe, toutes les étapes intermédiaires sont ainsi sautées, et le catalyseur est prêt en moins d’un quart d’heure. Cela réduit non seulement le temps, mais aussi le coût et la consommation d’énergie du processus.
La simplicité de cette approche pourrait faciliter son intégration dans des dispositifs décentralisés, à l’échelle locale ou même mobile, pour capter les émissions sur site, dans une usine ou une station de méthanation. Depuis plusieurs années, les tentatives pour valoriser le CO₂ se multiplient, mais les limites étaient toujours les mêmes : matériaux trop chers, instables, inefficaces ou trop lents. Avec ce catalyseur à base de cobalt, toutes ces barrières tombent d’un coup. On obtient une solution rapide, durable, abordable, et basée sur des molécules déjà bien connues de l’industrie chimique.
Mieux : la structure cristalline obtenue par pulvérisation favorise une densité moléculaire élevée, permettant une conversion optimale et stable dans le temps. C’est ce que l’équipe appelle « la clé secrète » de leur procédé. Les émissions mondiales de CO₂ semblent faire mieux que nos athlètes olympiques et battent record sur record CHAQUE année. En 2024, elles devraient s’élever à 37,4 milliards de tonnes provenant des combustibles fossiles, soit une augmentation de 0,8 % par rapport à 2023. En incluant les émissions dues au changement d’usage des terres, comme la déforestation, le total pourrait atteindre 41,6 milliards de tonnes. Cette tendance montre que le monde continue de relever des défis pour réduire ces émissions. Les émissions fossiles représentent la majorité des rejets, avec le charbon, le pétrole et le gaz comme principaux contributeurs.
L’enjeu est désormais clair : passer à une production à grande échelle. Il faudra reproduire ce procédé sur des centaines, voire des milliers d’électrodes, maintenir la stabilité sur plusieurs mois, et intégrer l’ensemble dans une chaîne énergétique complète. Mais les bases sont posées. Cette technique pourrait se connecter à des unités de production de carburants, de plastiques ou d’engrais. Elle pourrait aussi être associée à des sources renouvelables, pour produire du syngas « propre », en fermant le cycle du carbone.
