Université d’Ariel (Judée Samarie) : en quête d’EnR propres et innovantes face aux émissions de CO2

Le Pr Alex Schechter et son équipe de chercheurs, au sein du groupe « Piles à combustible et électrochimie », à l’université d’Ariel en Judée Samarie (Israël), s’efforcent de développer des sources d’énergie propre et renouvelable non conventionnelles, contribuant ainsi de manière significative à une économie fondée sur une énergie propre et durable. « Trouver des solutions au problème des émissions de CO2 ne se résume pas à la simple publication d’un article scientifique de qualité. Ma mission est de trouver une solution qui change la donne. » Partout dans le monde, des millions de personnes s’inquiètent des effets néfastes du réchauffement climatique, causé par des émissions excessives de CO2. Alex Schechter a consacré une grande partie de sa carrière à rechercher des solutions concrètes à ces problèmes qui semblent insurmontables. Alex et son équipe ont obtenu des subventions auprès d’organismes tels que le ministère de l’Énergie et le ministère de l’Industrie.

Leur objectif : exploiter les principes fondamentaux de la chimie pour concevoir des sources d’énergie propre et renouvelable non conventionnelles. À ce jour, les premiers résultats obtenus avec un système interdépendant à double volet s’avèrent prometteurs. L’un de ces projets repose sur l’utilisation du diméthyléther (DME), un gaz non toxique couramment employé comme propulseur dans les aérosols. Le DME peut être stocké sous forme liquide à température ambiante et sous une pression modérée ; il est ensuite libéré sous forme gazeuse dans une pile à combustible (un dispositif comparable à une batterie), où il se combine à l’oxygène pour produire de l’électricité, tout en générant une empreinte carbone bien plus faible que celle issue d’une combustion classique. Le DME offre un rendement énergétique nettement supérieur à celui d’autres carburants étudiés précédemment (comme le méthanol ou l’éthanol).

Par ailleurs, l’utilisation des catalyseurs brevetés par le Pr Schechter permet d’atteindre une efficacité bien plus élevée que celle de tout autre matériau mentionné dans la littérature scientifique. Contrairement à l’hydrogène, carburant le plus connu dans ce domaine, le DME est compact et facile à transporter. Il peut être produit à partir d’une grande variété de matériaux relativement peu coûteux, tels que le méthanol, le méthane, voire des déchets organiques ou du charbon. Ses atouts sont majeurs : de faibles émissions de CO2 et un rendement énergétique jusqu’à 300 % supérieur à celui de la combustion de l’essence. Les drones utilisant ce type d’énergie pourraient, par exemple, fonctionner pendant 8 heures sans ravitaillement, contre 30 minutes avec des batteries classiques. Le Pr Schechter a déjà déposé deux brevets mondiaux pour des catalyseurs uniques et performants, offrant un rendement bien supérieur à celui de tout autre matériau connu, dans des conditions de fonctionnement de pile à combustible identiques. Le marché potentiel est immense, avec des applications allant des piles à combustible pour drones et véhicules électriques aux systèmes d’alimentation de secours pour des installations hors réseau.

L’équipe de recherche d’Alex Schechter mène également un autre projet ambitieux : exploiter l’azote, abondant dans l’atmosphère, pour produire de l’ammoniac (NH3). Ce dernier peut être stocké sous forme de gaz liquéfié, en utilisant uniquement de l’électricité (issue, par exemple, de panneaux solaires), de l’eau et de l’azote. « L’idée était de ne pas stocker de grandes quantités d’ammoniac sur place, mais plutôt de générer, via une réaction chimique, de petites quantités d’ammoniac localement ; celui-ci est ensuite récupéré et converti en électricité au sein d’une pile à combustible.»

Un autre projet connexe porte sur le développement d’une pile à combustible alimentée à l’ammoniac. Ensemble, ces deux projets constituent une solution en circuit fermé et non polluante : l’azote est prélevé dans l’atmosphère, puis y est restitué, sans aucune émission nocive de CO2. Ce système en circuit fermé, fondé sur l’azote, pourrait permettre de s’affranchir des combustibles fossiles carbonés, contribuant ainsi à la réduction des émissions mondiales de CO2. La réalité est plus complexe qu’il n’y paraît. L’un des défis liés à la conversion de l’azote en ammoniac réside dans le fait que l’azote est l’un des éléments les plus stables qui soient. Il est pratiquement inerte, en raison de la triple liaison qui caractérise sa structure moléculaire (N2). « Pour travailler avec l’azote, nous avons mis au point, et sommes en train de faire breveter, des catalyseurs spécifiques qui permettent d’accélérer le processus d’environ 100 fois. Nous avons déjà publié trois articles sur ce sujet. Il s’agirait d’une découverte majeure. »

Une grande partie des travaux de l’équipe s’inscrit dans une démarche interdisciplinaire, impliquant d’autres départements de l’université d’Ariel, des chercheurs invités et des étudiants diplômés venus de l’étranger, ainsi qu’une coopération avec d’autres centres de recherche, en Israël comme à l’international. Les piles à combustible sont considérées comme la prochaine grande avancée dans le domaine des énergies propres. Ils sont déjà utilisés pour alimenter des voitures électriques, comme la Toyota Mirai, mais ne se sont pas encore révélés suffisamment rentables pour une adoption à grande échelle par le grand public.

Pour y parvenir, des avancées scientifiques supplémentaires seraient nécessaires, soutenues par des investissements en capital importants consacrés au développement. « Nous nous efforçons d’apporter notre contribution, en tant qu’étape majeure vers une économie fondée sur une énergie propre et durable. »

Source Université d’Ariel