Les émissions anthropiques de CO2 au cours du dernier demi-siècle ont provoqué une augmentation brutale des niveaux de CO2 atmosphérique. Elle conduit à un effet de serre exacerbé et au réchauffement climatique. Par conséquent, l’élimination des émissions de CO2 provenant de sources ponctuelles importantes est l’une des mesures d’atténuation les plus critiques pour lutter contre la crise du changement climatique.
Dans une étude récente, des scientifiques de la North Carolina State University ont montré que l’impression 3D pouvait être utilisée pour créer des filtres de capture de dioxyde de carbone. Ils ont spécifiquement créé un matériau hydrogel capable de contenir de l’anhydrase carbonique, une enzyme qui accélère la conversion du dioxyde de carbone et de l’eau en bicarbonate.
L’auteur principal de l’étude, Jialong Shen, professeur adjoint de recherche en ingénierie textile, chimie et science à NC State, a déclaré : « Ce processus de fabrication, utilisant l’impression 3D, rend tout plus rapide et plus précis. Vous pouvez fabriquer ce matériau fonctionnel si vous avez accès à une imprimante et aux matières premières.
Les scientifiques ont mélangé une solution contenant deux composés organiques différents – ou “l’encre” d’impression – et une enzyme appelée anhydrase carbonique. Ils ont ensuite imprimé des filaments filiformes de l’hydrogel dans une grille bidimensionnelle. En même temps, ils solidifient la solution avec de la lumière UV au fur et à mesure de son impression.
L’hydrogel a été conçu pour être extrudé en un filament continu et suffisamment robuste mécaniquement pour être imprimé en 3D. Nos cellules, qui contiennent des enzymes dans des zones compartimentées remplies d’un fluide et remplies d’un fluide, ont servi de modèle à notre conception. Des environnements comme ceux-ci sont idéaux pour activer l’activité enzymatique.
L’efficacité de la collecte de carbone du filtre a été examinée et les scientifiques ont également évalué les caractéristiques du matériau pour déterminer dans quelle mesure il se plierait et se tordrait. Dans une expérience à petite échelle, ils ont découvert que le filtre captait 24 % du dioxyde de carbone dans une combinaison de gaz. Le filtre avait moins d’un pouce (2 centimètres) de diamètre. Pourtant, il pourrait être agrandi et dans d’autres formes modulaires pour les empiler dans une grande colonne, même si le taux de capture est inférieur à ce qu’ils ont atteint dans les conceptions précédentes. Cela pourrait améliorer l’efficacité de la capture.
Shen a dit, « Afin d’obtenir un taux de capture plus élevé, nous aurions besoin d’agrandir le diamètre du filtre ou d’empiler davantage de filtres les uns sur les autres. Nous ne pensons pas que ce soit un problème; il s’agissait d’un premier test à petite échelle pour faciliter les tests.
En ce qui concerne la durabilité de la filtration, il a été constaté que le matériau atteignait 52 % de ses performances initiales de capture du carbone après plus de 1 000 heures.
L’auteur co-correspondant de l’étude, Sonja Salmon, professeur agrégé d’ingénierie textile, de chimie et de science à NC State, a déclaré: “Ce travail en est encore à ses débuts, mais nos découvertes suggèrent qu’il existe de nouvelles façons de fabriquer des matériaux pour les dispositifs de capture du carbone. Nous offrons de l’espoir pour la capture du carbone.
Référence de la revue :
- Jialong Shen, Sen Zhang, Xiaomeng Fang, Sonja Salmon. Filaments flexibles d’hydrogel extrudé PEG-DA/PEO à réticulation UV améliorée par l’anhydrase carbonique et grilles durables pour la capture du CO2. Gels, 2023; 9 (4) : 341 DOI : 10.3390/gels9040341
2023-06-03 15:29:42
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