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La capture directe de l'air (DAC) de CO 2 couplée à un stockage géologique est une stratégie prometteuse d'atténuation du changement climatique, certaines applications utilisant des amines supportées sur des solides poreux comme agents sorbants de CO 2. Alors que le poly(éthylèneimine) (PEI) ramifié est le matériau aminé de référence standard, il souffre d'une stabilité oxydative limitée. Le poly(propylenimine) (PPI), en tant qu'alternative, a précédemment démontré une meilleure résistance à la dégradation dans des conditions oxydatives sévères. Le PEI linéaire et ramifié sont disponibles commercialement, bien qu'à différents poids moléculaires, tandis que le PPI n'est pas disponible commercialement. Pour cette raison, une étude comparative des quatre polymères (PEI linéaire, PEI ramifié, PPI linéaire, PPI ramifié) n'a pas été rapportée pour le DAC. Dans cette étude, nous synthétisons et comparons le PEI et le PPI à faible poids moléculaire (∼800 g/mol) en version linéaire (L) et ramifiée (B) supportés sur un support modèle, la silice SBA-15. Ces matériaux sont évalués pour l'adsorption de CO 2 dans des conditions sèches et pertinentes pour le DAC (400 ppm de CO 2, 30 °C). Le LPPI a montré la plus grande efficacité aminée à toutes les charges, atteignant un maximum de 0,14 mmol CO 2 /mmol N, surpassant le BPEI, tandis que le LPEI a constamment montré la plus faible capacité d'absorption. La désorption programmée par température révèle que la structure du polymère aminé impacte la force de liaison au CO 2, les polymères ramifiés affichant des énergies de désorption plus élevées de 102 à 111 kJ/mol. Des expériences de spectroscopie infrarouge in situ montrent que tous les agents sorbants capturent préférentiellement le CO 2 sous forme de carbamate d'ammonium. Les études d'adsorption isobarique de CO 2 soulignent davantage l'influence de la mobilité des polymères et de l'encombrement des pores du support sur la performance, tout en démontrant la performance des sorbants à des températures et concentrations de CO 2 élevées. Tous les matériaux ont montré une bonne stabilité sur 25 cycles d'adsorption-désorption utilisant une régénération thermique dans un purge de gaz inerte, seul le BPPI affichant une diminution de 10 à 11 % de la capacité/efficacité aminée pendant le cycle, possiblement en raison de la perte d'amines oligomériques de faible poids moléculaire. C'est la première comparaison côte à côte des propriétés de sorption de CO 2 du PEI et du PPI linéaires et ramifiés avec des poids moléculaires similaires. Ces résultats soulignent le rôle significatif de l'architecture polymère dans l'efficacité de la capture de CO 2 et informent les conceptions futures de sorbants DAC durables et haute performance.
HOFFMAN et al. (Mon,) ont étudié cette question.