Convertir du dioxyde de carbone biogène en produits chimiques à valeur ajoutée
L’industrie chimique dépend fortement des matières premières fossiles pour produire des plastiques, des carburants et des matériaux d’usage courant, et émet par conséquent d’importantes quantités de gaz à effet de serre. Il est indispensable de non seulement réduire les émissions, mais également de reconsidérer le carbone en tant que ressource.
Transformer le dioxyde de carbone en produits exploitables
Au lieu de traiter le dioxyde de carbone (CO2) comme un déchet, les chercheurs explorent divers moyens de le transformer en produits chimiques de valeur qui peuvent remplacer les produits d’origine fossile. L’exploitation du CO2 biogénique libéré par la gestion de la biomasse ou les processus biologiques constitue une voie circulaire particulièrement prometteuse, car elle évite d’ajouter du nouveau carbone à l’atmosphère en le réintroduisant dans des chaînes de valeur propres, réduisant ainsi leur dépendance à l’égard des sources fossiles. Dans cette optique, le projet CO2SMOS(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, a été lancé pour convertir le CO2 en composés à valeur ajoutée pouvant être intégrés dans des matériaux biosourcés. Au total, sept composés dérivés du CO2 ont été générés, dont des PHA(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et des carbonates, qui ont été valorisés dans des biomatériaux tels que des films d’emballage compostables, des articles moulés et des filaments pour l’impression 3D. «Nos utilisateurs industriels ont validé l’intégration de produits chimiques dérivés du CO2 dans certains produits, ce qui ouvre de nouvelles perspectives commerciales», déclare Nicolas Martin Sanchez, coordinateur du projet.
Les méthodes de transformation du CO2 en produits chimiques utiles
L’équipe de CO2SMOS a utilisé une combinaison d’approches biologiques et chimiques. En associant la biologie, la chimie et l’électrochimie, ils ont créé un ensemble de solutions démontrant que le CO2 peut alimenter de nombreuses chaînes de valeur industrielles. Une des ces méthodes consiste à utiliser des micro-organismes anaérobies pour consommer du CO2 et le transformer en éléments constitutifs tels que des acides et des alcools, qui peuvent ensuite être utilisés comme éléments constitutifs pour produire des plastiques et des polymères. D’autres méthodes utilisent des catalyseurs pour guider la transformation chimique du CO2 en composés abondamment utilisés pour l’emballage. Le projet a également exploré des approches électrocatalytiques de pointe, où le CO2 est combiné à de l’électricité renouvelable pour créer des intermédiaires chimiques polyvalents. Parallèlement, il a fait appel à des processus thermocatalytiques pour transformer le CO2 et des huiles naturelles en carbonates, qui sont d’importants éléments constitutifs des plastiques et des revêtements durables. Ce mélange de technologies complémentaires démontre que plusieurs voies industrielles peuvent exploiter le CO2 en tant que matière première.
Enjeux réglementaires et économiques
Sur le plan technique, CO2SMOS a prouvé que le CO2 peut servir de matière première pour des matériaux affichant d’excellentes performances et une empreinte carbone potentiellement négative. En appliquant des plastiques biosourcés dans des conditions industrielles, le projet a validé leur intégration dans les chaînes de valeur actuelles. Cependant, selon Nicolas Martin Sanchez: «Les cadres réglementaires privilégient encore les biocarburants par rapport aux produits chimiques. Accroître le soutien politique(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) aux matériaux dérivés du CO2 sera crucial pour accélérer l’adoption par le marché». En outre, les procédés basés sur le CO2 restent plus coûteux que les voies fossiles, principalement en raison du coût de l’hydrogène vert, qui est essentiel à nombreuses conversions.
Adoption par l’industrie et impact durable
Le projet a déjà obtenu une validation à l’échelle pilote, notamment pour les technologies basées sur la fermentation. Une mise à l’échelle plus poussée et des évaluations technico-économiques détaillées seront indispensables pour un déploiement industriel complet. D’autres innovations catalytiques en sont à un stade moins avancé, mais présentent un fort potentiel à long terme. En démontrant que le CO2 biogénique peut être transformé en plastiques et en produits chimiques qui trouvent des applications industrielles, CO2SMOS contribue à une économie circulaire et neutre en carbone. Les méthodes générées réduiront la dépendance à l’égard des matières premières fossiles et positionneront le CO2 comme une matière première durable, ouvrant ainsi de nouvelles voies pour les industries biosourcées de demain.