Le fromage, quand on le fabrique, laisse un liquide blanchâtre et aqueux dont la plupart des producteurs paient l’évacuation. Les usines de tofu rejettent elles aussi un effluent riche en protéines, et l’essentiel finit, là encore, comme un déchet.
En Suisse, des scientifiques des matériaux ont regardé ces protéines destinées à être jetées autrement. En les traitant de manière adéquate, ils montrent qu’elles peuvent extraire le dioxyde de carbone directement de l’air ambiant - pour un coût inférieur à celui des machines conçues spécifiquement pour cette tâche.
Une solution coûteuse
Réduire les émissions, à lui seul, ne suffira pas à contenir le réchauffement. Les chercheurs anticipent qu’une partie du carbone déjà présent dans l’atmosphère devra être retirée puis stockée durablement.
Une option consiste à recourir à la capture directe dans l’air, qui retire le dioxyde de carbone de l’air ordinaire grâce à des filtres chimiques. Mais, d’après une analyse, capter le carbone directement dans l’air libre est la variante la plus onéreuse de cette technologie.
Le problème vient de la dilution. Le dioxyde de carbone étant très peu concentré, les systèmes doivent faire circuler des volumes d’air gigantesques pour en récupérer une petite quantité, et l’étape qui libère ensuite le gaz capturé en vue du stockage repose généralement sur la chaleur.
Des filaments à partir de résidus
Raffaele Mezzenga, spécialiste des matériaux à l’École polytechnique fédérale de Zurich (ETH Zurich), consacre sa carrière à transformer des protéines mises au rebut en produits utiles. Son équipe récupère ces protéines dans les liquides résiduels issus d’unités laitières et d’usines de tofu.
Impossible d’ignorer l’ampleur de ce flux : la production de produits laitiers et de tofu génère des tonnes de liquides riches en protéines. Dans la majorité des cas, ils ne sont pas réutilisés et restent comptabilisés comme du gaspillage alimentaire.
À partir de ces protéines, l’équipe fait apparaître de longs filaments, semblables à des fils, appelés fibrilles amyloïdes. Ces filaments sont ensuite enrobés d’hydroxyde de potassium, un produit chimique caustique, puis le mélange est comprimé en petites billes de moins de 1,3 cm de diamètre. Elles sont criblées de pores.
Comment il capte le carbone
Une fois les billes exposées à l’air, la chimie fait le reste. L’hydroxyde de potassium qu’elles contiennent réagit avec le dioxyde de carbone qui passe, et piège le gaz sous forme d’un solide stable - une forme de bicarbonate de sodium - logé dans les pores.
Lors d’essais avec de l’air intérieur ordinaire, 1 gramme de matériau a capté environ 97 milligrammes de dioxyde de carbone.
Lors d’essais avec de l’air intérieur ordinaire, 1 gramme de matériau a capté environ 97 milligrammes de dioxyde de carbone. Ce résultat surpasse de nombreux matériaux classiques de 10 à 50 %, et 1 kilogramme de billes pourrait retenir approximativement 100 grammes par cycle.
La structure poreuse expliquerait probablement ces performances. Réparti sur les fibres, le réactif bénéficie d’une surface interne énorme : une petite bille peut ainsi entrer en contact avec bien plus d’air que sa taille ne le laisse penser.
Sans chaleur
Capturer le carbone ne représente que la moitié du travail. Le gaz piégé doit ensuite être relâché pour être stocké, et les dispositifs conventionnels y parviennent au moyen d’une forte chaleur, d’un vide poussé, ou des deux - ce qui constitue la principale dépense énergétique du procédé.
Ici, la chaleur est évitée. Pour libérer ce qu’elles ont capturé, les billes sont brumisées avec un acide doux, puis avec une base douce pendant environ 10 minutes à température ambiante ; cela rompt les liaisons du dioxyde de carbone et le relâche.
Pas de four, pas de pompe à vide, et aucune de l’énergie que ces équipements exigent. Les chercheurs n’avaient encore jamais relâché du dioxyde de carbone capturé de manière aussi nette sans recourir à la chaleur. L’acide, la base et les billes sont en outre réutilisés tout au long du processus.
Conçu pour durer
De nombreux matériaux de capture synthétiques s’usent rapidement et se dégradent après des réutilisations répétées. Les billes protéiques ont mieux résisté : en laboratoire, elles ont enchaîné 30 cycles de capture et de relargage avec une perte d’efficacité minime.
« By contrast, our protein beads remain stable for a long time, » a déclaré Zhou Dong, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Mezzenga et auteur principal de l’étude.
Après quelques milliers de cycles, les billes usées peuvent être compostées et servir d’engrais, ou être transformées en biocarburant.
Tous les composants des billes sont organiques et de qualité alimentaire, suffisamment inoffensifs pour réintégrer le système alimentaire si nécessaire.
Le gaspillage alimentaire représente 8–10 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre ; une méthode qui repose sur des protéines bon marché et très peu d’énergie laisse donc une empreinte plus faible que ses concurrentes.
Encore à démontrer
Pour l’instant, l’échelle reste modeste. Les travaux publiés n’ont testé que quelques grammes de billes à la fois, en captant environ 50 grammes de dioxyde de carbone dans des conditions contrôlées.
La question ouverte est de savoir si ce taux de capture élevé se maintiendra lors du passage à l’échelle industrielle. Mezzenga travaille depuis près de 20 ans à développer de nouveaux matériaux à partir de fibres protéiques issues de déchets de l’industrie alimentaire.
Des recherches antérieures s’appuyaient déjà sur la même approche pour créer des alternatives aux plastiques et des filtres capables d’extraire des métaux lourds de l’eau.
Il se montre confiant quant à la possibilité de passer à l’échelle, en soulignant que l’équipement de pulvérisation utilisé pour « recharger » les billes s’inspire de méthodes déjà répandues dans l’industrie. Dong teste désormais si les résultats se confirment à des dimensions plus grandes.
Ce qui pourrait changer
Jusqu’à cette étude, retirer du carbone d’un air très dilué impliquait des machines coûteuses et beaucoup de chaleur. Un matériau fabriqué à partir de résidus de fromage et de tofu peut à présent accomplir la même mission, en captant davantage de carbone par gramme et en durant bien plus longtemps, tout en libérant le gaz sans chauffage.
Une capture moins chère et moins énergivore modifierait l’équation d’une technologie qui, aujourd’hui, n’est réellement viable que là où l’électricité décarbonée est abondante. Si la solution passe à grande échelle, un flux de déchets qui coûte actuellement de l’argent à éliminer pourrait au contraire contribuer à assainir l’air.
« Our technology is cheaper and more sustainable because it requires little energy, » a indiqué Mezzenga, en rappelant que le déchet de départ est disponible presque partout.
Le liquide résiduel d’une fromagerie pourrait bien connaître une seconde vie dans la lutte climatique.
Commentaires
Aucun commentaire pour le moment. Soyez le premier!
Laisser un commentaire