Un système tout-en-un pour convertir le CO2 en minéraux et hydrogène

Diminuer la quantité de CO₂ liée aux activités humaines qui s’échappe dans l’atmosphère ne suffira pas à limiter à 1,5 degré l’accroissement global de la température, comme le prévoit l’Accord de Paris. Encore lents, coûteux, énergivores et difficiles à déployer, les dispositifs de traitement du CO₂ qui émane des entreprises peinent à convaincre et à faire leurs preuves sur le terrain. Mais des pistes prometteuses, à température ambiante, ou presque, émergent. C’est le cas de celle dessinée par DeltaSpark, un spin-off de l’EPFL. Grâce à plusieurs innovations brevetées développées dans le cadre du programme Bridge Proof of Concept et soutenues par le statut “sciencepreneur” de l’EPFL, DeltaSpark transforme le CO₂ en minéraux stables en un temps record, tout en produisant de l’hydrogène vert. L’objectif est de produire des mini-centrales tout-en-un, de la taille d’un conteneur maritime, faciles à mettre en œuvre, pour un coût largement inférieur aux technologies existantes. Au bénéfice d’un Innogrant, la start-up est également soutenue par divers fonds de démarrage et suscite l’intérêt de nombreuses entreprises suisses. La « taxe carbone », de 120 frs par tonne de CO₂ émise, incite en effet ces dernières à trouver des solutions économiques et pratiques.

Minéralisation ultra-rapide près de la température ambiante avec production simultanée d’hydrogène

Dans la nature, une partie du CO₂ se stocke sous forme de pierre lorsqu’il se dissout dans l’eau et réagit avec des minéraux présents dans les roches. Cette réaction permet d’emmagasiner le carbone de manière stable à très long terme. Le processus, qui prend des millénaires, inspire des scientifiques et des industriels qui cherchent à le reproduire et l’accélérer afin de faire du CO₂ une ressource plutôt qu’un déchet. L’électrolyse permet par exemple de transformer plus rapidement le gaz carbonique en minéral en utilisant l’électricité pour le convertir en ions stables qui réagiront avec des métaux.

Nous sommes la première solution à proposer à la fois le stockage du CO₂ et la production simultanée d'H₂

Le dispositif développé par la jeune pousse issue du Laboratoire des matériaux énergétiques, permet de minéraliser près de la température ambiante et plus vite que les techniques classiques, tout en produisant de l’H₂ simultanément. «Nous sommes la première solution à proposer à la fois le stockage du CO₂ et la production simultanée d'H₂», explique Luc Bondaz, cofondateur. Plusieurs innovations, dont certaines, comme l’optimisation de la cellule électrochimique ou l’architecture du module de minéralisation, ont donné lieu à des brevets.

Des sous-produits utiles pour compenser les coûts

« Nous visons des modules assez compacts capables de traiter deux tonnes par jour de CO₂ pouvant être installés directement près des sources d’émission d’une entreprise, ce qui réduit les coûts de transport, de capture et de stockage, et facilite l’intégration industrielle. » Alors que le CO₂ est décomposé, de l’hydrogène et de la roche solide sont produits. « Pour un client industriel, cela signifie qu’on ne paye pas seulement pour capturer du CO₂, mais qu’on génère aussi des sous-produits utiles : les minéraux carbonatés peuvent être réutilisés dans la fabrication de matériaux de construction plus durables alors que l’hydrogène propre offre une nouvelle source d’énergie. Une manière de compenser les coûts », détaille le cofondateur. « Les financements que nous avons reçus, dont un de plus de 600'000 francs dernièrement, nous permettrons de développer et installer un prototype »

Les deux scientifiques se sont rencontrés en 2022 durant le « PhD excellence program », qui propose une formation en leadership et à la prise en parole en public. Suhas Nuggehalli Sampathkumar et Luc Bondaz ont bénéficié du statut de “sciencepreneur” de l’EPFL, qui leur a donné l’opportunité de transférer progressivement l’expertise scientifique vers le marché tout en restant temporairement au sein d’un laboratoire.

Suhas Nuggehalli Sampathkumar, CTO, a obtenu un doctorat en électrolyse de l’eau et du CO₂, et est spécialiste des technologies de piles à combustible et d’électrolyse à basse température. Luc Bondaz, CEO, s’est spécialisé durant sa thèse sur les membranes pour la capture du carbone, alors qu’il effectuait un Master en analyse d’entreprise de l’Imperial College London en simultané. Une formation tournée vers l’économie qui lui permet d’envisager les futurs défis d’un autre œil : « à long terme, et c’est une question politique, il faudra convaincre les entreprises de faire davantage que d’éviter le paiement de la taxe carbone », se projette-t-il.