Publié le 2025-10-22 11:47:00. Une nouvelle technologie de filtration basée sur des nanofibres de carbone pourrait révolutionner la capture du CO₂. Intégrée aux systèmes de ventilation existants, elle promet une décarbonation à grande échelle et à moindre coût, ouvrant la voie à des bâtiments véritablement écologiques.
- Des filtres à nanofibres de carbone capturent le CO₂ directement dans les systèmes de CVC (chauffage, ventilation et climatisation).
- La régénération se fait par chaleur solaire ou de courtes impulsions électriques, réduisant drastiquement la consommation d’énergie.
- Le coût par tonne de CO₂ capturée pourrait être significativement inférieur aux technologies actuelles, avec un potentiel de réduction de 596 millions de tonnes par an à l’échelle mondiale.
Face à l’urgence climatique et à la nécessité non seulement de réduire mais aussi d’inverser les émissions de dioxyde de carbone, une avancée technologique pourrait bien changer la donne. Des chercheurs ont mis au point un filtre capable de capturer le CO₂ directement depuis les flux d’air des bâtiments, sans nécessiter d’installations massives ni une consommation énergétique démesurée.
Cette solution novatrice s’appuie sur l’infrastructure déjà en place : les systèmes de CVC. Le cœur de cette technologie réside dans des nanofibres de carbone revêtues d’un polymère, le PEI (polyéthylèneimine). Ce composite a la particularité de pouvoir capturer passivement le dioxyde de carbone sans gêner la circulation de l’air. Là où les usines conventionnelles de capture directe de l’air (DAC) sont coûteuses et énergivores, cette approche opte pour une multitude de petits points de capture répartis dans l’environnement bâti.
Régénération économe en énergie, alimentée par le soleil
Un des principaux écueils des technologies de capture du carbone réside dans le processus de régénération, qui consiste à libérer le CO₂ une fois celui-ci capturé. Cette étape requiert généralement des températures élevées et une consommation d’énergie conséquente. Le filtre développé se distingue par sa capacité à se régénérer avec une efficacité remarquable : soit par la chaleur directe du soleil, n’excédant pas 80°C, soit par de brèves impulsions électriques d’une à deux secondes. Cette caractéristique ouvre la voie à une adoption massive, particulièrement dans les zones urbaines, tout en minimisant l’impact sur la consommation énergétique globale des bâtiments.
Utilisée avec l’énergie solaire, cette méthode atteindrait un taux de capture nette de carbone impressionnant de 92%, avec une consommation d’énergie quasiment nulle pour le bâtiment.
Un coût maîtrisé pour la séquestration du CO₂
Les estimations des chercheurs placent le coût d’élimination d’une tonne de CO₂ à environ 362 dollars (environ 343 euros) si la régénération s’effectue par chaleur solaire. L’utilisation de l’électricité porterait ce coût à 821 dollars la tonne. Pour comparaison, les usines DAC actuelles se situent dans une fourchette de 100 à 1 000 dollars la tonne, en fonction des coûts énergétiques et de l’accès à des sources de chaleur résiduelle industrielle. De plus, en bénéficiant d’incitations fiscales et de crédits carbone, comme ceux prévus par la loi sur la réduction de l’inflation aux États-Unis, ce coût pourrait descendre entre 199 et 638 euros la tonne. Ces chiffres rendent l’investissement dans cette technologie de plus en plus réaliste pour les bâtiments visant la neutralité carbone.
Un potentiel d’application à grande échelle et les défis logistiques
Selon les projections de l’équipe de recherche, une mise en œuvre généralisée de cette technologie pourrait permettre de capter 25 millions de tonnes de CO₂ par an rien qu’aux États-Unis, et jusqu’à 596 millions de tonnes à l’échelle mondiale. Ce volume est comparable aux émissions annuelles de pays comme l’Australie ou la Corée du Sud.
Le principal défi ne réside pas dans la prouesse technique, mais plutôt dans la logistique : comment organiser la production et la distribution de ces filtres à une échelle massive, tout en assurant leur entretien et leur régénération. Néanmoins, cette tâche apparaît plus gérable que la construction d’immenses installations DAC.
Des startups commencent déjà à explorer cette voie, à l’instar de Heirloom et CarbonBuilt qui mènent des expériences dans des immeubles résidentiels. Des villes telles que Copenhague et San Francisco envisagent également d’intégrer ces technologies de capture passive dans leurs réglementations de construction écologique.
Fonctionnement détaillé du système
Le dispositif repose sur l’intégration d’un filtre spécialisé au sein des systèmes de ventilation des bâtiments. Contrairement aux usines DAC traditionnelles, qui demandent d’importantes infrastructures et une consommation énergétique élevée, cette approche décentralise la capture sur une multitude de points minuscules, avec une efficacité énergétique remarquable.
Composition et capture du CO₂
L’élément central de ce système est le filtre, conçu à partir de nanofibres de carbone (CNF) imprégnées d’un polymère appelé polyéthylèneimine (PEI). Grâce à leur surface étendue et leur structure poreuse, ces nanofibres recouvertes de PEI offrent une capacité d’adsorption élevée et une cinétique rapide d’absorption et de désorption du CO₂. Le filtre capture ainsi le dioxyde de carbone présent dans l’air circulant dans les conduits de ventilation, qu’il s’agisse d’air intérieur ou extérieur, sans perturber le flux d’air.
L’adsorbant CNF-PEI a démontré une capacité de capture de 4 millimoles par gramme (mmol/g) dans un environnement humide.
Régénération et efficacité énergétique
Le processus de régénération, crucial pour libérer le CO₂ adsorbé, est souvent un point faible des technologies de capture du carbone en raison de sa forte demande énergétique. Ce filtre se démarque par sa capacité à se régénérer efficacement via des sources d’énergie renouvelable, assurant ainsi une faible consommation énergétique.
Deux méthodes principales de régénération sont possibles :
- Régénération solaire thermique : Le filtre peut être régénéré par la chaleur directe du soleil. La structure des nanofibres de carbone permet une excellente absorption solaire (94,4%) et une faible capacité thermique. La régénération solaire s’opère à une température relativement modérée, d’environ 80°C.
- Régénération électrothermique (effet Joule) : Une impulsion électrique brève, d’une à deux secondes, suffit également à régénérer le filtre. Grâce à la conductivité électrique des nanofibres de carbone (résistance de feuille de 38,7 ohms/m²), la chaleur nécessaire à la désorption du CO₂ est générée directement dans le matériau. Cette méthode permet un chauffage localisé, minimisant les pertes d’énergie et peut être alimentée par des sources renouvelables comme l’hydroélectricité, l’énergie éolienne ou le photovoltaïque.
Avec une régénération solaire, le système atteint une efficacité nette de capture de carbone de 92%. Une fois le CO₂ désorbé, il peut être comprimé, puis séquestré après une éventuelle séparation de la vapeur d’eau par condensation.
Un potentiel transformateur
Cette technologie ne constitue pas une solution miracle unique face à la crise climatique, mais elle peut s’intégrer dans un écosystème de solutions plus accessibles et distribuées, représentant un véritable tournant.
L’intégration de filtres de capture du CO₂ dans les systèmes de ventilation existants offrirait plusieurs avantages :
- Permettre la décarbonation des bâtiments sans nécessiter de lourdes rénovations.
- Transformer les bureaux, usines et habitations en actifs bénéfiques pour le climat.
- Compléter les politiques publiques de réduction des émissions par des actions concrètes au quotidien.
- Réduire la dépendance à l’égard des grandes infrastructures industrielles.
- Faciliter l’adoption par les citoyens sans imposer de changements radicaux de mode de vie.
En complément d’autres avancées comme l’électrification, l’efficacité énergétique et les énergies renouvelables, cette technologie pourrait contribuer à bâtir des villes non seulement moins polluantes, mais capables de rétablir l’équilibre atmosphérique.
L’idée d’une ville où chaque bâtiment participe activement à la capture du carbone n’est plus de la science-fiction. C’est une possibilité technique concrète qui demande désormais à être traduite en politiques publiques, en investissements et en réalité.