Fabrication de produits chimiques par transformation électrochimique du dioxyde de carbone

Promoteur Principal

CERT Systems Inc.

Contexte du projet

CERT Systems Inc. (« CERT ») est une société de biotechnologie en phase de démarrage qui commercialise une technologie permettant de transformer les gaz à effet de serre en produits chimiques et en combustibles précieux. Cette technologie, appelée électrolyse du CO₂, utilise de l’électricité propre et de l’eau pour diviser le dioxyde de carbone et le transformer en molécules telles que l’éthylène, l’éthanol et le méthane.

Dans le cadre de ce projet, CERT a travaillé à l’avancement d’une technologie développée à l’Université de Toronto. Pour démontrer la faisabilité commerciale, ce projet a abordé un certain nombre d’aspects qui n’ont pas été suffisamment explorés dans la recherche universitaire. Les principaux obstacles techniques abordés sont les suivants :

• Utilisation à passage unique (UPU) : quantité de CO₂ consommée en un seul passage dans le système, évitant ainsi une recirculation coûteuse. Ce projet vise à atteindre une UPU de 50 %.
• Stabilité : durée pendant laquelle le système fonctionne à un niveau de performance élevé sans qu’il soit nécessaire de remplacer de pièces. Ce projet vise un objectif de 1 000 heures.
• Matière première à faible concentration de CO₂ : la plupart des sources de CO₂ sont diluées et il est coûteux de les purifier entièrement. Ce projet vise à utiliser du CO₂ concentré à 80 %.

Résultats

CERT a également été en mesure de dépasser ses objectifs techniques au cours de ce projet. Alors que de nombreux rapports sur l’électrolyse du CO₂ ont été limités à 100 heures de démonstration ou moins, CERT a été en mesure de démontrer un système robuste avec plus de 1 400 heures de fonctionnement consécutives. Des améliorations ont également été apportées à l’utilisation du CO₂, avec plus de 50 % du CO₂ converti en un seul passage. Enfin, il a été démontré que la concentration de CO₂ pouvait être abaissée à 50 % sans perte de performance, ce qui signifie qu’il n’est pas nécessaire d’utiliser du CO₂ extrêmement pur.

Ce projet a permis à CERT de bâtir rapidement son équipe de recherche sur la conversion du CO₂. À la fin du projet, l’entreprise était passée de 2 à 14 employés à temps plein. Grâce au soutien de ce projet, CERT a pu obtenir plus de 6 millions de dollars de financement complémentaire non dilutif.

Avant le projet financé par le programme SENC de RNCan, CERT a été finaliste de la compétition NRG COSIA Carbon XPRIZE, qui visait à identifier les voies les plus prometteuses pour convertir le CO₂ en produits utiles. Au cours de la compétition, l’équipe a mis à l’échelle un électrolyseur de CO₂ pilote en le multipliant par plus de 10 000 par rapport à l’électrolyseur à l’échelle du laboratoire. L’unité a été déployée dans une centrale électrique au gaz naturel en Alberta. Pour la première fois, la production électrochimique d’éthylène à partir d’une source industrielle de CO₂ a été démontrée.

Avantages pour le Canada

Ce projet soutient l’innovation du Canada en matière de gestion du carbone. Le financement a permis de soutenir une jeune entreprise en démarrage d’une université canadienne de premier plan, permettant à CERT de mettre sur pied un laboratoire indépendant et de multiplier son équipe par sept. Grâce à ce projet, CERT a directement employé et formé plus de 10 personnes hautement qualifiées, y compris des étudiants de premier cycle d’universités canadiennes participant au programme collaboratif.

La technologie mise au point dans le cadre de ce projet présente un potentiel important pour réduire les émissions de CO₂ tout en générant une valeur économique. L’éthylène représente un marché mondial annuel d’environ 200 milliards de dollars et est responsable de centaines de millions de tonnes d’émissions de CO₂. La technologie développée par CERT au Canada permet de créer une valeur importante à partir des émissions de CO₂ existantes.

Prochaines étapes

CERT continuera à développer la technologie avec deux voies complémentaires :

• Source ponctuelle : en utilisant l’apport de CO₂ en phase gazeuse comme présenté dans ce projet. CERT a entamé une collaboration industrielle autour de ce processus et cherchera à réduire les émissions de nombreux secteurs industriels.
• Capture directe dans l’air (CDA) : utilisation du carbonate en phase liquide comme matière première. CERT a obtenu un financement dans le cadre de la bourse Breakthrough Energy pour explorer cette voie.

Les travaux futurs se concentreront sur la poursuite de la mise à l’échelle de la technologie tout en améliorant sa durabilité et son efficacité.

Technologie en action

Dans leurs mots

« Le programme SENC a transformé CERT Systems. En nous soutenant dès les premières étapes, SENC nous a permis de bâtir notre équipe, de faire progresser notre technologie et d’établir de nouveaux partenariats. Nous avons démontré que nous disposons de la meilleure solution pour la conversion électrochimique du CO₂ en éthylène, l’un des produits chimiques les plus utilisés au monde. »

Christine Gabardo, directrice de la technologie et cofondatrice