Et si nous pouvions capturer le dioxyde de carbone rejeté dans l’air par les centrales électriques et en faire quelque chose d’utile ?
La startup de l’est du Tennessee, SkyNano, essaie de rendre cela possible.
La société a produit son premier nanotube fabriqué à partir de carbone émis par l’usine à cycle combiné John Sevier de la Tennessee Valley Authority à Rogersville.
Les nanotubes de carbone fabriqués par l’entreprise pourraient être utilisés pour fabriquer des articles pratiques et durables comme des batteries et des pneus. Cela transforme la pollution en un matériau utile et sans danger pour l’environnement, a déclaré la PDG et cofondatrice de SkyNano, Anna Douglas.
La PDG et co-fondatrice de SkyNano, Anna Douglas, est photographiée à l’intérieur du laboratoire de la startup technologique locale à l’Institut des matériaux avancés et de la fabrication de l’Université du Tennessee à Knoxville le vendredi 7 janvier 2022. SkyNano a récemment annoncé sa première production de nanotubes de carbone à partir des émissions des centrales électriques .
« Nous fabriquons un produit de très grande valeur à un prix qui le rend compétitif sur le marché », a déclaré Douglas. « Cela présente vraiment une voie immédiate vers la décarbonation. »
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Que sont les nanotubes de carbone ?
Des nanotubes de carbone ont été utilisés pour fabriquer des vélos ultralégers pour le Tour de France, des pigments extrêmement sombres, des bateaux sans pilote et des composants dans les engins spatiaux de la NASA.
Un projet expérimental chez IBM vise à les utiliser comme composant de puces informatiques. Vous pouvez également les trouver dans des piles rechargeables pour votre téléphone.
Ils sont si potentiellement utiles que le nano-ingénieur de Vanderbilt et le co-fondateur de SkyNano, Cary Pint, les ont appelés « l’or noir ».
Mais que sont les nanotubes de carbone ?
Ce sont des tubes atomiques super solides, flexibles, légers, avec un motif hexagonal comme un ballon de football et si petits qu’ils ne sont pas visibles sous un microscope traditionnel.
Mettez des millions de nanotubes de carbone dans du plastique et il peut devenir aussi léger et résistant que l’aluminium ou l’acier. Changez légèrement leur chimie et ils peuvent conduire l’électricité.
« C’est notre produit final », a déclaré Douglas, tenant un petit pot d’une poudre noire de jais. « A l’œil nu, cela ressemble à du noir de carbone. Mais sous un microscope très puissant, cela ressemble un peu à des spaghettis. »
L’histoire continue
Les nanotubes de SkyNano ont été fabriqués en acheminant du dioxyde de carbone d’une cheminée vers un réacteur au sel de lithium et en le transformant en nanotubes.
Les nanotubes de carbone sont visibles sous des microscopes électroniques incroyablement puissants. Cet enchevêtrement de spaghettis de carbone super résistants a été fabriqué chez SkyNano à partir de dioxyde de carbone capturé à partir des émissions de carbone TVA.
Les nanotubes formés naturellement se produisent en quantités très petites et difficiles à tracer.
Certains nanotubes de carbone se forment naturellement dans la fumée des incendies de forêt. Chaque fois que vous allumez une bougie à la maison, il est possible que la mèche libère des nanotubes de carbone en tant que composants de la fumée.
Les anciens potiers et forgerons ont exploité le pouvoir de la nanotechnologie sans le savoir. Des nanotubes de carbone ont été découverts dans d’anciennes glaçures de poterie ultra-résistantes et des épées en acier de Damas réputées pour leur résistance.
Comme les autres composants de la fumée, vous ne devriez probablement pas inhaler de nanotubes de carbone. Mais leur impact environnemental à long terme n’est pas clair. Certaines preuves suggèrent que certaines bactéries pourraient être capables de biodégrader les nanotubes.
Faire baisser le coût
Les nanotubes de carbone ont été observés depuis 1952 lorsque des chercheurs de l’ex-Union soviétique ont rapporté qu’ils avaient créé des filaments à partir de carbone.
Mais c’étaient des curiosités obscures jusqu’en 1991, lorsque le scientifique japonais Sumio Ijima a décrit la structure des nanotubes de carbone ainsi qu’un processus pour les produire de manière fiable.
Le marché mondial des nanotubes est allé au-delà de la recherche au milieu des années 2000. Depuis lors, la production mondiale de nanotubes de carbone est passée à environ 3 000 tonnes métriques par an.
Mais le marché mondial est encore petit car les nanotubes de carbone sont chers, à partir d’environ 100 dollars le kilogramme. Le processus typique pour les fabriquer s’accompagne de coûts énergétiques élevés et de sous-produits toxiques.
SkyNano vise à changer cela en utilisant un processus plus propre et nécessitant moins d’énergie.
Au lieu de la méthode de «dépôt chimique en phase vapeur», qui nécessite des conditions de vide à des températures élevées, l’entreprise utilise un processus électrochimique qui nécessite moins d’énergie et peut aspirer le carbone du dioxyde de carbone nocif en suspension dans l’air.
« L’électrochimie présente un moyen vraiment moins coûteux de faire de la chimie », a déclaré Douglas. « Ce sont des chiffres d’efficacité totalement inégalés dans la synthèse traditionnelle en phase gazeuse. »
Certaines des startups technologiques locales de nanotubes de carbone SkyNano produites à partir des émissions de centrales électriques converties le vendredi 7 janvier 2022.
Le processus a été développé dans le cadre du doctorat de Douglas. thèse à l’Université Vanderbilt. En 2017, elle faisait partie de la classe inaugurale du programme de bourses entrepreneuriales de deux ans Innovation Crossroads du Oak Ridge National Laboratory.
Capter le carbone, accaparer les marchés
En 2020, Douglas a obtenu un projet de 2,5 millions de dollars du ministère de l’Énergie pour démontrer que les nanotubes de carbone pouvaient être fabriqués à partir des émissions des usines de gaz naturel.
Joe Hoagland, vice-président de l’innovation et de la recherche de la Tennessee Valley Authority, a déclaré que la technologie durable aide le service public à atteindre ses objectifs à long terme de neutralité carbone à 100 %.
« Une fois que nous avons capturé le carbone, le problème devient, OK, qu’est-ce que j’en fais ? » dit Hoagland. « Idéalement, vous voudriez vraiment faire quelque chose avec le carbone qui ajouterait de la valeur. »
Si la technologie fonctionne à grande échelle, Hoagland a déclaré que les émissions de dioxyde de carbone de TVA pourraient devenir une quantité « phénoménale » de nanotubes de carbone.
Pour l’instant, SkyNano produit de petites quantités de nanotubes de qualité recherche pour des clients spécifiques. Mais ses dirigeants espèrent se développer pour servir des clients commerciaux dans les prochaines années.
« Si SkyNano pouvait tout capturer et le transformer en nanotubes de carbone, ils satureraient essentiellement le marché mondial », a déclaré Hoagland. « Il y a des endroits où le marché peut se développer, mais (à la fois la production et l’utilisation) doivent tous se développer. »
Un aperçu du laboratoire de la start-up technologique locale SkyNano à l’Institut des matériaux avancés et de la fabrication de l’Université du Tennessee à Knoxville le vendredi 7 janvier 2022. SkyNano a récemment annoncé la toute première production de nanotubes de carbone à partir des émissions des centrales électriques.
Ensuite, Douglas se concentrera sur la mise à l’échelle de la technologie pour en fabriquer davantage et fabriquer un réacteur capable d’aspirer les émissions d’une centrale électrique et de les convertir en nanotubes sur place.
« Toutes ces centrales électriques qui génèrent actuellement la majorité de notre électricité », a déclaré Douglas. « Trouvons des solutions pour les décarboner. »
Cet article a été initialement publié sur Knoxville News Sentinel : SkyNano transforme les émissions de carbone de TVA en nanotubes, « l’or noir »