Canettes de soda, eau de mer et café : ces chercheurs du MIT ont trouvé une étonnante façon de fabriquer l'hydrogène

Des chercheurs du célèbre Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont découvert que de l’aluminium pur, ajouté à de l’eau de mer, générait de l’hydrogène, et que cette réaction était accélérée par l’ajout de marc de café. Le procédé, particulièrement efficace, permettrait de produire 1,3 litre d’hydrogène par gramme d’aluminium pur  ; et ouvre des perspectives très intéressantes pour la propulsion à l’hydrogène de navires marins et sous-marins.
 
Inutile de vous précipiter dans votre cuisine pour tenter de reproduire l’expérience menée par les scientifiques du MIT, relatée dans la revue Cell Reports Physical Science ; même si c’est bien de l’aluminium issu de canettes de soda qui est exploité, il a dû subir un traitement préalable pour être immergé dans de l’eau de mer dans une forme « pure et exposée », car dès que l'aluminium rencontre l'oxygène, une fine couche d'oxyde se forme à sa surface empêchant toute réaction ultérieure (ce qui explique pourquoi si vous laissez tomber votre canette de soda dans de l’eau, rien ne se passe ! ).
 

Un gramme d’aluminium produirait 1,3 litre d’hydrogène

Les chercheurs du MIT ont découvert qu’ils pouvaient percer cette couche d’oxyde et permettre la réaction entre l’aluminium et l’eau en pré-traitant l’aluminium avec une petite quantité d’alliage fabriqué à partir d’une concentration spécifique de gallium et d’indium.

L’alliage sert d’« activateur », en éliminant toute accumulation d’oxyde et en créant une surface d’aluminium pur qui est libre de réagir avec l’eau. L’expérience, réalisée en laboratoire, leur a ainsi permis de produire 400 millilitres d’hydrogène en seulement cinq minutes à partir d’une pastille d’aluminium pré-traitée.  Ils estiment qu’un seul gramme d’aluminium produirait 1,3 litre d’hydrogène dans le même laps de temps.
 
Si la réaction est extrêmement rapide avec de l’eau douce, il s’est avéré qu’elle était considérablement ralentie quand l’aluminium était plongé dans de l’eau salée (deux heures au lieu de cinq minutes). Les scientifiques ont alors testé différents accélérateurs de manière académique… ou moins, pour s’apercevoir que le marc de café était un excellent catalyseur : « nous étions simplement en train de jouer avec des choses dans la cuisine et nous avons découvert que lorsque nous ajoutions du marc de café à l'eau de mer et que nous y déposions des granulés d'aluminium, la réaction était assez rapide par rapport à l'eau de mer seule ».


 

Les métaux rares utilisés sont récupérés grâce à l’eau de mer

En fait, c’est l’imidazole, un ingrédient actif de la caféine, qui est à l’origine de cet accroissement d’efficacité. L’ajout de quelques grammes permet de retrouver une cinétique de réaction chimique quasi identique à celle résultant de l’utilisation d’eau douce.
 
Si d’emblée les chercheurs ont entrevu la possibilité de convertir leur découverte de manière très opérationnelle, ils ont néanmoins perçu immédiatement la limite de sa portée compte tenu de l’usage de métaux extrêmement rares (gallium et indium). Ils ont donc travaillé sur le recyclage de l’alliage utilisé et ont découvert qu'ils pouvaient récupérer et réutiliser le mélange gallium-indium à l'aide d'une solution d'ions. Les ions protègent l'alliage métallique de la réaction avec l'eau et l'aident à précipiter sous une forme qui peut être récupérée et réutilisée. Et ça tombe bien, puisque, comme le souligne Aly Kombargi (membre de l’équipe), « l’eau de mer est une solution ionique très bon marché et disponible ».
 

18 kg d’aluminium pourraient alimenter un petit navire hydrogène pendant 30 jours.

Désormais, les chercheurs du MIT développent un petit réacteur qui pourrait fonctionner sur un navire ou un véhicule sous-marin. Le navire à hydrogène contiendrait une réserve de granulés d’aluminium (recyclés à partir de vieilles canettes de soda et d’autres produits en aluminium), ainsi qu’une petite quantité de gallium-indium et de caféine. Ils pourraient être introduits périodiquement dans le réacteur, avec une partie de l’eau de mer environnante, pour produire de l’hydrogène à la demande. Ils ont calculé qu'un tel réacteur, contenant environ 18 kg de pastilles d'aluminium, pourrait alimenter un petit sous-marin pendant environ 30 jours.