L’impression 3D est utilisée pour concevoir des filtres de capture de dioxyde de carbone

L’un des plus grands défis auxquels l’humanité est confrontée à notre époque est sans aucun doute le changement climatique. Poussé par un excès de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère qui provoque un effet de serre et réchauffe la planète, la solution à ce réchauffement climatique n’est pas nécessairement claire même si de nombreux scientifiques s’attaquent au problème. Cependant, selon une nouvelle étude de la North Carolina State University, la fabrication additive pourrait jouer un rôle. Des chercheurs ont montré qu’il était possible de fabriquer des filtres de capture de dioxyde de carbone grâce à l’impression 3D.

Comme mentionné, le réchauffement climatique est le résultat direct de l’excès de dioxyde de carbone libéré dans l’atmosphère à la suite de processus industriels et en particulier de l’utilisation du pétrole. En effet, selon un rapport annuel du Global Monitoring Lab de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), la moyenne mondiale de dioxyde de carbone atmosphérique était de 417,06 parties par million en 2022, un nouveau record et une augmentation de plus de 50 % par rapport aux niveaux préindustriels. Sans oublier qu’en raison de l’absorption de dioxyde de carbone dans les océans, on a constaté une augmentation de 30 % de l’acidité. Mais les problèmes sont difficiles à résoudre. Bien qu’idéalement nous arrêtions l’utilisation des combustibles fossiles qui contribuent au problème, beaucoup craignent que cela ne perturbe notre mode de vie. Ainsi, des moyens de capturer et de stocker réellement le carbone déjà présent dans l’atmosphère sont activement recherchés.

Récemment, des chercheurs de NC State ont démontré qu’il était possible de créer des filtres de capture de dioxyde de carbone avec l’impression 3D. Plus précisément, en imprimant en 3D un matériau hydrogel spécial capable de contenir de l’anhydrase carbonique. Ceci est important car cette enzyme est capable d’accélérer une réaction qui transforme le dioxyde de carbone et l’eau en bicarbonate. Jialong Shen, professeur adjoint de recherche en ingénierie textile, chimie et science à NC State et auteur principal de l’étude, a expliqué : « Ce processus de fabrication, utilisant l’impression 3D, rend tout plus rapide et plus précis. Si vous avez accès à une imprimante et aux matières premières, vous pouvez fabriquer ce matériau fonctionnel. Nous avons formulé l’hydrogel d’une manière qui serait mécaniquement suffisamment solide pour être imprimé en 3D, et également extrudé en un filament continu. »

Les filtres de capture de dioxyde de carbone pour l’impression 3D

Comme mentionné, les chercheurs se sont tournés vers l’impression 3D car il s’agissait d’une méthode plus rapide et plus polyvalente pour créer les filtres à capture de dioxyde de carbone. Plus précisément, ils se sont tournés vers un processus qui ressemble presque à un mélange entre l’impression 3D par extrusion et la photopolymérisation, similaire au jet de matière. Cela a été fait en créant une « encre » d’impression 3D à partir de deux composés organiques différents et d’anhydrase carbonique. Ils ont ensuite pu imprimer des filaments d’hydrogel sur une grille bi-dimensionnelle tout en solidifiant la solution avec de la lumière UV. Il était important de fabriquer un hydrogel qui pourrait non seulement être extrudé dans un filament continu, mais qui serait suffisamment résistant pour être imprimé en 3D

Dans l’ensemble, il semble qu’ils aient réussi. En effet, selon un communiqué de presse, dans une expérience à petite échelle, ils ont pu capturer 24% du dioxyde de carbone dans un mélange gazeux. Bien que ce soit inférieur aux tests précédents, cela pourrait être attribué au fait que le filtre mesurait moins d’un pouce de diamètre. De plus, il est possible de rendre les filtres plus grands et de formes différentes pour les empiler dans une grande colonne pour une augmentation de l’efficacité de capture. Les tests de durabilité de la filtration ont aussi révélé qu’elle conservait 52 % de ses performances initiales de capture du carbone après plus de 1 000 heures.

L’auteur co-correspondant de l’étude et professeur agrégé d’ingénierie textile, de chimie et de science à NC State, Sonja Salmon, conclut: « Ce travail est encore à un stade précoce, mais nos résultats 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 ». Vous pouvez en savoir plus dans l’étude publiée ICI.

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*Crédits photo de couverture : Image par wirestock sur Freepik