Principe de fonctionnement
Le dispositif utilise deux électrodes en nickel‑hydroxyde (Ni(OH)₂). Sous tension, la cathode génère des ions hydroxyle (OH⁻) qui réagissent avec le CO₂ de l’air pour former du carbonate (CO₃²⁻) ou du bicarbonate (HCO₃⁻). Ces anions traversent la membrane séparatrice vers l’anode, où le pH plus bas inverse la réaction et libère du CO₂ gazeux. Le processus s’appuie sur un « balancier chimique » : inverser la polarité échange les rôles des électrodes et permet de récupérer le gaz capturé.
Architecture du dispositif
Le prototype laboratoire comporte neuf cellules empilées, chaque cellule couvrant environ la moitié d’une feuille de papier format lettre. Les plaques sont percées de canaux d’air sinueux empruntés aux piles à combustible, ce qui assure un écoulement uniforme du flux gazeux. Un ventilateur pousse l’air à travers ces canaux, garantissant le contact continu avec les surfaces électrodes. L’ensemble occupe un volume de quelques dizaines de centimètres cubes, mais reproduit les principes d’une batterie rechargeable classique.
Analyse énergétique et économique
Lors des essais, le système a consommé 0,8 MWh d’électricité pour capturer une tonne de CO₂. Les installations de capture directe d’air existantes requièrent entre 1,5 et 3 MWh/t, ce qui place le nouveau dispositif à moins de la moitié de la consommation énergétique typique. Le coût estimé pour une petite installation pilote s’élève à 566 $ / t. En appliquant le taux d’apprentissage observé dans l’industrie des batteries lithium‑ion et en extrapolant à une usine mille fois plus grande, les auteurs projettent un coût de 92 $ / t, bien en dessous de la fourchette de 250–350 $ / t visée par Climeworks pour 2030. Le seuil de 100 $ / t, souvent cité comme point de bascule pour une adoption massive, serait ainsi franchi selon leurs hypothèses.
Perspectives et limites
La viabilité économique repose sur des facteurs de mise à l’échelle qui restent à valider expérimentalement : la durabilité des électrodes Ni(OH)₂ sous cycles répétés, la stabilité de la membrane séparatrice et l’efficacité du transport d’ions à grande échelle. Le modèle économique utilise un taux d’apprentissage tiré du secteur des batteries, ce qui suppose des économies d’échelle similaires qui ne sont pas garanties pour un procédé électrochimique de capture du carbone. De plus, le prototype ne traite que de l’air ambiant; l’adaptation à des flux de gaz industriels plus concentrés nécessiterait des ajustements de conception. Malgré ces incertitudes, la réduction de la consommation énergétique et le coût projeté offrent une alternative crédible aux technologies de filtration thermique actuellement dominantes.
