L'Australie dépend fortement de l'urée importée pour répondre aux besoins de son secteur agricole, en important environ 3,8 millions de tonnes en 2024. Dans le même temps, le pays est confronté à une pression croissante pour réduire les émissions industrielles dans plusieurs secteurs. Des chercheurs de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud cherchent à relever ces deux défis en développant une technologie qui convertit les déchets polluants du dioxyde de carbone et de l'azote en engrais à base d'urée, créant ainsi potentiellement une source nationale de cet intrant agricole essentiel tout en réduisant l'impact environnemental.
De la paillasse de laboratoire à l'échelle industrielle
Contrairement à la recherche fondamentale classique qui se termine au stade du laboratoire, l'équipe de l'UNSW poursuit activement une traduction à l'échelle industrielle-. Les chercheurs utilisent des électrolyseurs d’urée, des appareils considérés comme des références pour la production évolutive d’urée, pour tester la faisabilité de convertir les émissions en engrais à plus grande échelle. Pour comprendre comment les matériaux se comportent dans des conditions-réelles, l'équipe a utilisé une caractérisation avancée par faisceau d'électrons-au synchrotron australien. Cette technique leur permet d’observer des réactions chimiques en temps réel, générant ainsi des données critiques pour une future mise en œuvre industrielle.
Le Dr Daiyan, responsable du projet, souligne qu'une ingénierie minutieuse des catalyseurs et une surveillance en temps réel-sont essentielles pour garantir la sélectivité et l'efficacité, en particulier lors du passage de conditions de laboratoire contrôlées à des environnements industriels.
Lutter contre la dépendance de l'Australie à l'urée
Bien qu’elle soit un important exportateur agricole, l’Australie ne produit pas suffisamment d’urée au niveau national, ce qui rend le secteur vulnérable aux fluctuations du marché mondial. "Cette dépendance est dommage, elle constitue également une vulnérabilité stratégique", a déclaré le Dr Daiyan. En produisant localement de l’urée propre à partir d’électricité renouvelable et de déchets de carbone, le pays pourrait réduire sa dépendance aux importations et améliorer la résilience de la chaîne d’approvisionnement. Cette approche s'aligne également sur un contrôle réglementaire croissant des émissions, qui s'étend désormais au-delà du dioxyde de carbone pour inclure d'autres polluants à base d'azote-.
La recherche met en évidence comment les principes de la chimie circulaire peuvent intégrer les flux de déchets des cimenteries et les résidus agricoles dans la production d’engrais, transformant ainsi les défis environnementaux en produits commercialement intéressants.
L’approche de captage et de conversion du carbone
Contrairement aux technologies de captage direct de l’air, la méthode UNSW se concentre sur l’utilisation des émissions inévitables provenant de sources industrielles et biogéniques. Les premiers tests en laboratoire montrent des résultats prometteurs en matière de sélectivité, suggérant que le CO₂ provenant des opérations industrielles existantes peut être efficacement transformé en urée. Le projet est encore en développement, mais il représente une voie pratique pour convertir les polluants carbonés et azotés en matériaux nécessaires à l’agriculture, aux produits chimiques et à la production de carburants.
Le Dr Daiyan a présenté ces conclusions à la Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques, plaidant en faveur d'investissements dans des solutions d'économie circulaire. "Il y a suffisamment de dioxyde de carbone. Nous devons simplement commencer à réfléchir et à investir dans une économie circulaire", a-t-il déclaré.
Chronologie et perspectives industrielles
La conversion d'un processus de laboratoire en application industrielle prend généralement plus d'une décennie, mais l'équipe de l'UNSW vise à accélérer ce délai. Le Dr Daiyan estime que d'ici deux à trois ans, le projet pourrait trouver un partenaire industriel pour lancer des essais pilotes-à l'échelle. Le succès démontrerait que les industries à forte intensité d'émissions- peuvent générer de la valeur à partir de leurs flux de déchets tout en atteignant simultanément les objectifs environnementaux.
En fin de compte, cette recherche illustre le potentiel de la chimie circulaire pour remodeler la production industrielle. En convertissant les déchets de carbone et d'azote en engrais, l'Australie pourrait renforcer les chaînes d'approvisionnement nationales, réduire les émissions et contribuer à un secteur chimique plus durable. Comme le souligne le Dr Daiyan : « Une ingénierie réfléchie des catalyseurs, associée à une caractérisation en temps réel-, peut transformer les problèmes environnementaux en opportunités. »
