Des ZIF (zéolites imidazolates) pour capturer le CO2 ?

                    Les zéolites naturels ou artificiels sont des alumino silicates solides de très grande surfaces spécifiques qui peuvent adsorber différents gaz et dont les propriétés sont largement utilisées en catalyse par exemple. Le californien Omar Yaghi, de l’UCLA, a réussi à synthétiser des structures zéolitiques, ZIF (zeolitic imidazolate frameworks) en utilisant les liaisons entre les métaux de transition (Zn, Co) et les deux atomes d’azote des dérivés hétérocycliques de l’imidazole. L’angle de 145° formé par les liaisons métal-imidazole-métal est très proche de l’angle Si-O-Si typique des zéolites. Yaghi et son équipe, en jouant sur les substitutions de l’hétérocycle et plus particulièrement en introduisant une fonction nitrate sur le carbone situé entre les deux azotes de l’imidazole, ont obtenu des composés organo métalliques du Zinc à structures zéolitiques fortement sélectives au CO2.

                        Ces composés, décrits dans la revue Nature du 15/02/2008, qui peuvent adsorber jusqu’à 80 fois leur volume de CO2 ouvrent une nouvelle voie à la capture sélective industrielle du CO2 à partir de mélanges de gaz contenant du monoxyde de carbone ou de l’hydrogène. C’est le principe des procédés dits de VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) utilisés par Praxair ou Air Liquide pour séparer l’oxygène de l’air avec des zéolites. En jouant sur les pressions le CO2 piégé peut être ensuite désorbé sous vide, récupéré et stocké dans des structures géologiques ad’hoc. La validation industrielle d’une telle solution qui consisterait à piéger le CO2 de gaz de combustion ou de réaction catalytique au travers de colonnes chargées en ZIF suppose une longue étude de sélection des composés, de validation de leur stabilité, de leur résistance à l’environnement et de leur vieillissement en cyclages.

                        Un des intérêts majeurs de ce type de procédé réside dans la réduction des consommations d’énergie des procédés de CCS (capture et stockage de CO2). En effet la capture de CO2 dans une centrale à flamme par exemple, nécessitera de consommer une partie de l’énergie produite par la combustion du gaz ou du charbon. Plus faible sera cette part et moins onéreux sera le procédé.

                        Une unité pilote de l’Air Liquide, de type VPSA, est en cours de test, sur le pilote de MEFOS à Lulea en Suède. Le type de zéolite utilisée piégeant le CO2 est un secret de la recette.

                       Liens pour en savoir plus (en anglais): les ZIFs et les ZIFs sélectifs au CO2.

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