Des scientifiques de l'Université de Chiba au Japon ont mis au point un nouveau matériau carboné appelé viciazite, capable de capturer le CO2 plus efficacement et de le libérer à basse température. Ce matériau utilise des groupements azotés précisément agencés pour réduire les coûts énergétiques, pouvant potentiellement être alimenté par la chaleur industrielle fatale. Cette avancée pourrait rendre le captage du carbone à grande échelle plus abordable.
Une équipe dirigée par le professeur agrégé Yasuhiro Yamada de l'École supérieure d'ingénierie et le professeur agrégé Tomonori Ohba de l'École supérieure des sciences de l'Université de Chiba a créé les viciazites, des matériaux carbonés dotés de fonctionnalités azotées adjacentes contrôlées. Publiée dans la revue Carbon, l'étude détaille trois versions : l'une avec des groupements amine primaire adjacents (-NH2) à 76 % de sélectivité, une autre avec de l'azote pyrrolique adjacent à 82 %, et une troisième avec de l'azote pyridinique adjacent à 60 % de sélectivité. Ces matériaux ont été produits en chauffant du coronène, en le traitant avec du brome et en l'exposant à de l'ammoniac gazeux, parmi d'autres méthodes, puis appliqués sur des fibres de carbone activées. Des techniques telles que la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire et la spectroscopie photoélectronique X ont confirmé la précision du positionnement de l'azote. Les tests ont montré que les viciazites contenant des groupements -NH2 et de l'azote pyrrolique adjacents capturaient plus de CO2 que les fibres non traitées, tandis que les versions pyridiniques présentaient des performances similaires aux matériaux standards. La caractéristique remarquable est la désorption à basse température : les matériaux dotés de groupements -NH2 adjacents libèrent la majeure partie du CO2 capturé en dessous de 60 °C. « L'évaluation des performances a révélé que dans les matériaux carbonés où les groupements NH2 sont introduits de manière adjacente, la majeure partie du CO2 adsorbé se désorbe à des températures inférieures à 60 °C. En combinant cette propriété avec la chaleur industrielle fatale, il pourrait être possible de mettre en œuvre des processus de captage du CO2 efficaces avec des coûts d'exploitation sensiblement réduits », a déclaré Yamada. Les versions à azote pyrrolique nécessitent des températures plus élevées mais offrent une meilleure stabilité. Yamada a ajouté : « Ces travaux fournissent des voies validées pour synthétiser des matériaux carbonés dopés à l'azote conçus sur mesure, offrant le contrôle au niveau moléculaire essentiel au développement de technologies de captage du CO2 de nouvelle génération, rentables et avancées. » Les matériaux pourraient également éliminer des ions métalliques ou servir de catalyseurs. La recherche a bénéficié du soutien de la Mukai Science and Technology Foundation, de la subvention JSPS KAKENHI JP24K01251 et du programme ARIM du MEXT.
