Des chercheurs de l’Université de Nanjing, en Chine, ont mis au point un dispositif électrochimique capable de décomposer directement le dioxyde de carbone (CO₂) en carbone et en oxygène pur. Une avancée scientifique majeure qui pourrait jouer un rôle clé dans l’exploration spatiale, notamment sur Mars, mais aussi dans d’autres environnements extrêmes comme les fonds marins ou les systèmes de purification de l’air.
Une technologie révolutionnaire pour produire de l’oxygène
Jusqu’à présent, produire de l’oxygène à partir du CO₂ nécessitait des procédés complexes, souvent limités par des conditions de température et de pression strictes. Les scientifiques ont longtemps tenté de reproduire artificiellement la photosynthèse naturelle, ce processus par lequel les plantes transforment le CO₂ en oxygène grâce à l’action de la lumière et de l’hydrogène. Mais ces tentatives se sont révélées peu efficaces en raison des nombreuses contraintes techniques.
Avec cette nouvelle approche, les chercheurs chinois ont réussi à contourner ces difficultés en utilisant une méthode électrochimique innovante. Leur dispositif repose sur un procédé impliquant le lithium comme intermédiaire et un catalyseur nanométrique à base de ruthénium et de cobalt. Le résultat : un rendement en oxygène supérieur à 98,6 %, bien au-delà de celui de la photosynthèse naturelle.
Comment fonctionne cette technologie ?
Le dispositif mis au point par l’équipe chinoise est conçu pour séparer directement le CO₂ en ses composants fondamentaux. Lorsqu’une quantité de dioxyde de carbone est introduite dans la cathode du système, une réaction chimique se produit en deux étapes :
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Formation du carbonate de lithium (Li₂CO₃) : Le CO₂ réagit avec le lithium, formant un composé solide.
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Production d’oxygène et de carbone : Lors d’une seconde étape impliquant une oxydation électrocatalytique, le carbonate de lithium est transformé en oxyde de lithium (Li₂O) et en carbone élémentaire. L’oxyde de lithium est ensuite reconverti en ions lithium, libérant ainsi de l’oxygène gazeux comme sous-produit.
Grâce à cette technique, les chercheurs ont obtenu un rendement impressionnant, surpassant les méthodes actuelles et ouvrant la voie à de nombreuses applications.
Un atout majeur pour l’exploration spatiale
L’un des aspects les plus prometteurs de cette découverte est son potentiel pour l’exploration spatiale. L’atmosphère de Mars est notamment composée à plus de 95 % de CO₂, avec une pression bien inférieure à celle de la Terre. Pouvoir extraire de l’oxygène directement à partir du CO₂ ambiant représente un avantage considérable pour les futures missions habitées sur la planète rouge.
Dans leur communiqué de presse, les scientifiques indiquent avoir déjà testé leur dispositif dans un environnement simulant les conditions de Mars, utilisant un mélange gazeux composé d’argon et d’une faible concentration de CO₂. Bien que les résultats exacts de cette expérience n’aient pas encore été publiés, les chercheurs estiment que cette technologie pourrait révolutionner la manière dont les astronautes produisent leur propre oxygène dans l’espace.
Une innovation aux applications terrestres
Bien au-delà du domaine spatial, cette découverte pourrait également avoir des applications sur Terre. L’une des utilisations potentielles est la purification de l’air dans des environnements confinés, comme les sous-marins ou les stations spatiales. En transformant le CO₂ en oxygène pur, ce dispositif pourrait offrir une solution efficace pour les systèmes de survie en milieux extrêmes.
De plus, cette méthode pourrait contribuer à la lutte contre les émissions de CO₂ industrielles. En capturant et en transformant directement le dioxyde de carbone en carbone solide et en oxygène, elle pourrait en effet s’intégrer aux efforts de réduction de l’empreinte carbone des usines et centrales électriques.
