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Interview

Christophe Copéret

L'hydrogène au service d'une transition vers des procédés industriels décarbonés

En 2018, Air Liquide lançait la seconde édition de son Challenge scientifique, centré sur des projets de recherche visant à réduire la pollution de l’air et à lutter contre le changement climatique à l’aide des Petites Molécules Essentielles. Dans la catégorie « H2 is coming! », le chercheur français Christophe Copéret, professeur à l’ETH Zurich, a été sélectionné pour les travaux effectués par son équipe de recherche sur le développement de catalyseurs pour transformer le dioxyde de carbone (CO2) en méthanol.

Vous avez été récompensé pour votre projet qui vise à développer des catalyseurs permettant de transformer le dioxyde de carbone (CO2) en méthanol à l’aide d’hydrogène. Pouvez-vous nous en dire plus ?

Aujourd’hui, le méthanol possède d’innombrables applications industrielles.  Cependant, sa production contribue au réchauffement climatique, car elle repose sur un procédé fortement émetteur de CO2, basé sur la réaction du monoxyde de carbone (CO) et de l’hydrogène (H2), tous les deux dérivés du méthane, une matière fossile. Avec ce projet, notre objectif est de modifier le procédé existant en utilisant l’hydrogène vert (provenant d’énergie renouvelable) et du CO2. Ceci permettrait de réaliser un procédé de production du méthanol durable basé sur un cycle du carbone en boucle fermée. Notre laboratoire a travaillé sur la compréhension à l’échelle moléculaire du rôle des promoteurs afin de concevoir des catalyseurs plus performants de conversion du CO2 en méthanol vert, un produit chimique essentiel, un carburant et un additif de carburants. A ce jour, nous avons développés des catalyseurs basés sur des nanoparticules de cuivre supportées sur des oxydes métalliques, préparées par des voies originales. Les catalyseurs ainsi préparés permettent d’accélérer cette réaction et de la rendre plus sélective, et ainsi d’améliorer l’efficacité de la conversion du CO2 en méthanol.

En quoi ce processus est-il si prometteur pour l’environnement ?

Ce procédé permettrait aussi d’éliminer le CO2 de l’atmosphère, et donc d’atténuer notre impact sur l’environnement. Notre société utilise aujourd’hui de manière intensive des ressources fossils pour la plupart des procédés industriels et la production d’énergie, ce qui génèrent ainsi des quantités toujours plus importantes de CO2. Ce dernier provient en grande partie des émissions des centrales électriques, de l’industrie du ciment ou de l’acier, pour ne citer que quelques exemples. Les sources de CO2 ne manquent pas de nos jours! Ainsi, bien que l’utilisation du méthanol comme carburant génère également du CO2, celui-ci peut être recyclé et réutilisé pour reformer du méthanol, ce qui n’entraînerait globalement pas d’émissions de gaz à effet de serre supplémentaires.

Pour que cette approche soit durable, elle doit exploiter l’hydrogène vert, c’est-à-dire l’hydrogène produit à partir des énergies renouvelables, telles que celles issues du solaire ou de l’éolien. Ainsi, il n’y aurait globalement aucune émission nette de CO2 lors de la production de méthanol. In fine, la combinaison d’hydrogène vert et du CO2 permettrait d’emprisonner le carbone dans un cycle fermé et de développer une économie durable, neutre en carbone !

Qu’est-ce qui vous a incité à participer au Challenge scientifique Air Liquide, et en quoi a consisté votre collaboration avec le Groupe ?

J’ai entendu parler de ce challenge alors même que je cherchais à transférer nos connaissances issues de la recherche fondamentale vers une application industrielle. Il est arrivé au bon moment. Pendant six ans, au sein d’un centre de compétences Suisse pour la recherche énergétique – Stockage de la chaleur et de l’énergie – avec l’objectif de développer un procédé, nous avons étudiés et compris les processus moléculaires qui contrôlent l’efficacité des catalyseurs de conversion du CO2 en méthanol. Collaborer avec un partenaire industriel devrait nous aider à transférer ses connaissances vers le développement d’un procédé plus efficace. Ainsi, lorsque nous avons été sélectionnés en juin, il s’agissait d’une occasion idéale pour concrétiser six ans de science fondamentale! 

Depuis, nous avons signé un accord de partenariat avec Air Liquide et défini ensemble les objectifs d’un programme de recherche sur quatre ans pour développer notre concept. Je suis très fier de mon équipe de recherche ; c’est vraiment gratifiant de voir notre travail reconnu à l’échelle internationale par un leader mondial de ce secteur. Désormais, quand nous faisons une nouvelle découverte, nous pouvons la tester directement avec Air Liquide dans un procédé pilote. Je suis convaincu que cette collaboration nous aidera à transformer nos connaissances en une technologie commercialisable.

Quelles sont les prochaines étapes ?

Bien que notre objectif est orienté vers une application industrielle à grande échelle, notre but est d’œuvrer pour développer une société plus durable. Selon moi, l’économie basée sur le méthanol constituera l’un des piliers pour atteindre cet objectif. Toutefois, au-delà du travail purement scientifique et de développement industriel, nous avons besoin du soutien des décideurs politiques pour rendre une telle technologie économiquement viable, au vu du faible coût actuel des hydrocarbures, malgré leur contribution au réchauffement climatique. Pour faire face au changement climatique, nous devons tous trouver des moyens innovants de décarboner notre société. J’espère que nos recherches pourront contribuer à cette dynamique. Nous avons beaucoup de travail sur “la planche”, mais la présence d’un partenaire industriel à nos côtés apporte de nouvelles idées ainsi que de nouveaux défis. Il est particulièrement motivant de faire partie d’une équipe qui s’attaque au réchauffement climatique, un des enjeux majeurs de notre époque.

En savoir plus sur les lauréats du Challenge Scientifique

Article publié le 15 novembre 2019