Lorsqu’elles sont excitées par la lumière visible, les nanoparticules d’or contenues dans une nouvelle poudre de catalyseur à base de dioxyde de silicium émettent des électrons puissants qui séparent efficacement l’hydrogène sulfuré toxique en soufre pur et en hydrogène gazeux.
Le sulfure d’hydrogène est réputé pour son odeur d’œuf pourri et pour sa contribution au bouquet des pets les plus mauvais. Il est également toxique, corrosif, inflammable et produit en grandes quantités comme sous-produit coûteux à traiter dans les raffineries de pétrole. Aujourd’hui, des chercheurs ont trouvé un moyen facile et rentable de le transformer en hydrogène.
La méthode actuelle pour traiter ce produit – un déchet inévitable lorsqu’on raffine du pétrole ou du gaz naturel – consiste à le chauffer avec de l’air à une température comprise entre 800 et 1100 °C, puis à le faire passer dans une série de condenseurs, de réchauffeurs et de réacteurs catalytiques pour le convertir en soufre et en eau dans ce que l’on appelle le procédé Claus. Le soufre peut être revendu, mais les hautes températures impliquées rendent ce processus gourmand en énergie.
Des chercheurs de l’université Rice affirment avoir trouvé un moyen d’éliminer presque totalement cette consommation d’énergie et les émissions qui y sont associées, tout en récupérant le soufre et en capturant de l’hydrogène utile.
Le nouveau procédé utilise un catalyseur en poudre de dioxyde de silicium de conception nanométrique, dont chaque grain est moucheté de nanoparticules d’or de quelques milliardièmes de mètre de large. Ces particules d’or réagissent fortement à une longueur d’onde spécifique de la lumière visible, en émettant des électrons à courte durée de vie appelés « porteurs chauds », qui transportent suffisamment d’énergie pour diviser efficacement les molécules de H2S en H2 et S pour les capturer séparément.
Le processus peut être entièrement alimenté par la lumière du soleil, et donc plus ou moins gratuit pour une raffinerie en termes de coûts d’exploitation là où la lumière du soleil est disponible. Mais selon l’équipe de recherche, il fonctionne également très bien avec la lumière artificielle et pourrait être si bon marché et efficace que vous pourriez le déployer avec votre propre éclairage LED à faible puissance et récolter l’hydrogène et le soufre tout en nettoyant les gaz d’égout souterrains.
« Les émissions de sulfure d’hydrogène peuvent entraîner de lourdes amendes pour l’industrie, mais l’assainissement est également très coûteux », a déclaré Naomi Halas, auteur principal de l’étude et cofondatrice de Syzygy Plasmonics, qui a obtenu une licence pour la commercialisation de cette nouvelle technologie. L’expression « changer la donne » est surutilisée, mais dans ce cas, elle s’applique. La mise en œuvre de la photocatalyse plasmonique devrait être beaucoup moins coûteuse que les mesures correctives traditionnelles, et elle a le potentiel supplémentaire de transformer un fardeau coûteux en un produit de plus en plus précieux. »
Si cette méthode devrait effectivement réduire les émissions de carbone en raison de l’importante consommation d’énergie qu’elle évite dans le processus de raffinage, il semble peu probable que l’hydrogène obtenu réponde aux critères de classification « verte », puisqu’en fin de compte, il provient d’un combustible fossile.
