Brevet FR3155438A1 — publié le 20250523

La présente invention a pour objet un matériau bifonctionnel permettant de capturer du dioxyde de carbone puis de le convertir en au moins un composé chimique C1 à C3, ledit composé chimique étant de préférence le méthanol, ledit matériau bifonctionnel étant caractérisé en ce qu’il est constitué : - d’un sorbant apte à capturer du dioxyde de carbone, par adsorption physique, - d’un catalyseur apte à convertir le dioxyde de carbone en au moins un composé chimique C1 à C3, et de préférence apte à réduire le dioxyde de carbone en méthanol, ledit catalyseur ne comprenant pas de support autre que le sorbant, ledit catalyseur étant positionné à la surface dudit sorbant. L’invention a encore pour objet un procédé de préparation dudit matériau bifonctionnel. Enfin l’invention concerne un procédé de capture et de conversion du dioxyde de carbone en composés chimiques C1 à C3, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - mise en contact d’un matériau bifonctionnel avec un flux comprenant du dioxyde de carbone afin de capturer le dioxyde de carbone à l’aide dudit matériau bifonctionnel, - mise en contact du matériau bifonctionnel ayant capturé le dioxyde de carbone avec un flux d’hydrogène afin de convertir le dioxyde de carbone en au moins un composé chimique C1 à C3, de préférence le méthanol, ledit matériau bifonctionnel étant tel que défini ci-dessus. Matériau bifonctionnel et son utilisation dans un procédé de capture et de conversion du dioxyde de carbone La présente invention relève du domaine de la chimie. Elle a notamment pour objet un matériau bifonctionnel qui permet à la fois de capturer du dioxyde de carbone (CO 2 ) puis de le convertir en produits utiles, et notamment en méthanol. L’invention a également pour objet un procédé de capture et de conversion du dioxyde de carbone (CO 2 ) à l’aide dudit matériau bifonctionnel. La chaîne de valorisation du CO 2 est caractérisée par l’ensemble des étapes permettant de capturer cet élément et de le convertir en produits utiles, contribuant ainsi à réduire les émissions de gaz à effet de serre, à lutter contre le changement climatique et à promouvoir la transition vers une économie plus durable. En effet, une fois que le CO 2 a été valorisé et transformé en produits utiles, ces produits peuvent être commercialisés et distribués sur le marché, créant ainsi une nouvelle source de revenus et stimulant l'économie circulaire. Cependant, cette chaîne de valorisation est encore en développement et nécessite des améliorations, notamment pour limiter les coûts élevés de capture et de conversion ainsi que l’impact environnemental du procédé (forte intensité énergétique du procédé de capture et de conversion du CO 2 ). La première étape cruciale de la chaîne de valorisation du CO 2 est sa capture. La capture du CO 2 peut notamment être réalisée (1) en points concentrés (“point-source”), c’est-à-dire en sortie de cheminée d’industries ou dans un procédé industriel spécifique ou encore (2) directement dans l'air. La capture en points concentrés consiste à récupérer le CO 2 des fumées issues des procédés industriels ou de la combustion de combustibles fossiles. La capture directe de l'air permet de capter le CO 2 directement de l'atmosphère. Les techniques conventionnelles de capture du CO 2 , qu’elles soient effectuées en points concentrés ou directement dans l’air, comprennent l’absorption chimique et/ou l’adsorption physique. L’absorption chimique est l'une des méthodes les plus couramment utilisées pour capturer le CO 2 , notamment dans le cadre de la capture en points concentrés. Elle implique l'utilisation de solvants chimiques pour absorber le CO 2 , tels que l'ammoniaque, la monoéthanolamine, la diéthanolamine, la méthyl-diéthanolamine et d'autres amines. Le CO 2 est capturé dans le solvant, puis est séparé dudit solvant par une étape de désorption, généralement effectuée grâce à une montée en température, ce qui permet de relarguer le CO2 et de le stocker. L'adsorption physique de CO 2 implique l'utilisation de matériaux poreux spécifiques tels que le charbon actif, les silices mésoporeuses, les membranes polymériques ou les oxydes de métaux (MgO, CaO). Ces matériaux poreux peuvent être fonctionnalisés par des composés permettant de capturer le CO 2 comme par exemple des composés amines. Après adsorption du CO 2 par le matériau poreux, le CO 2 peut être libéré en appliquant une pression réduite ou en augmentant la température. Quelle que soit la technique exploitée, une fois le CO 2 capturé par une installation, il doit être comprimé et transporté vers des installations de conversion constituant généralement une seconde unité de transformation distincte. Alternativement, le CO 2 peut être acheminé vers des sites de stockage à longue durée (supérieure à 100 ans) pour être « éliminé ». La seconde étape de la chaîne de valorisation du CO 2 consiste à transformer le CO 2 capturé en produits à valeur ajoutée comme le méthanol, le monoxyde de carbone, le méthane ou encore l’éthylène. Les technologies les plus courantes pour la conversion du CO 2 sont la catalyse thermique, l’électro-catalyse ou encore la conversion par procédé biologique. Concernant la technologie de catalyse thermique, les catalyseurs les plus couramment utilisés pour la conversion du CO 2 sont notamment : - les catalyseurs à base de cuivre-zinc-aluminium, qui sont largement utilisés dans la réduction du CO 2 en méthanol et qui sont souvent des mélanges de cuivre, de zinc et d'aluminium supportés sur des matériaux tels que l'alumine ; - les catalyseurs à base de complexes de cuivre, qui sont généralement des complexes organométalliques comprenant des ligands organiques qui stabilisent le complexe de cuivre, lesdits catalyseurs facilitant également la réduction du CO 2 en méthanol ; - les catalyseurs à base de métaux nobles, tels que le rhodium, le ruthénium ou le platine, qui ont également montré des performances catalytiques prometteuses dans la réduction du CO 2 en méthanol, bien que leur coût élevé limite souvent leur utilisation à des applications spécifiques. Ainsi, la capture et la conversion du CO 2 sont généralement deux étapes distinctes souvent réalisées par des infrastructures industrielles indépendantes, ce qui multiplie le nombre d’étapes qui n’apportent pas de valeur ajoutée au produit fini. L’étape de désorption en est un exemple car elle représente une très forte demande énergétique pour séparer le CO 2 de son support de capture, afin qu’il soit purifié, compressé, acheminé, stocké et enfin valorisé par une unité de transformation (souvent éloignée) en un produit fini. Afin de répondre à la problématique de coût et d’impact environnemental provoqué par la séparation de la capture et de la conversion du CO 2 , il a été proposé dans la littérature des matériaux dits « bifonctionnels » (« Dual Function Materials » en langue anglaise) car ils permettent à la fois de capturer le CO 2 puis de le convertir, ce qui permet notamment de n’utiliser qu’un seul réacteur. Les procédés de capture et de conversion de CO 2 mettant en œuvre un matériau bifonctionnel sont ainsi grandement simplifiés, économiquement compétitifs et d’impact environnemental réduit. Des matériaux bifonctionnels associant des propriétés de capture et de conversion du CO 2 ont ainsi notamment été étudiés dans le cadre de la capture en sortie d’usine, principalement pour des réactions de méthanation (à savoir la réduction du CO 2 en méthane) mais aussi pour la production de gaz de synthèse en utilisant des catalyseurs à base de fer. Concernant les réactions de méthanation, les matériaux bifonctionnels sont généralement composés de trois parties distinctes, comme par exemple (i) des oxydes métalliques ou des carbonates comme adsorbant pour effectuer la capture du CO 2 à haute température, (ii) des éléments métalliques (comme des nanoparticules de nickel, ruthénium ou rhodium) pour catalyser, en présence de dihydrogène, la conversion du CO 2 adsorbé en produits valorisables, l’ensemble (i) et (ii) étant généralement déposé sur (iii) un support d'alumine. Le document Loukia-Pantzechroula Merkouri et al. de 2023 décrit des matériaux bifonctionnels pour la capture du CO 2 à haute température (250°C ou 500°C) puis leur réduction en méthane. Ces matériaux sont composés de nanoparticules de nickel et ruthénium (Ni-Ru), mais aussi de potassium (K) comme adsorbant pour améliorer efficacement l’adsorption du CO 2 , le tout étant déposé sur un support de cérium et aluminium (CeO 2 /Al 2 O 3 ). Le procédé de capture et de réduction du matériau bifonctionnel est notamment schématisé à la figure 6D. Le document PCT/US2015/039889 décrit également un procédé de capture du CO 2 à haute température (250°C) puis de conversion dudit CO 2 en méthane à l’aide d’un matériau bifonctionnel composé de trois parties distinctes, à savoir une partie adsorbante (p. ex. de l’oxyde de calcium) destinée à adsorber le CO 2 , une partie catalytique (p. ex. du ruthénium) destinée à convertir le CO 2 et une partie support (p. ex. de l’oxyde d’aluminium) sur laquelle sont déposées la partie adsorbante et la partie catalytique. Les parties adsorbante et catalytique, qui sont positionnées l’une à côté de l’autre et qui sont à la surface de la partie support, représentent respectivement 2 à 10% en poids et 1 à 10% en poids du matériau bifonctionnel. Les matériaux bifonctionnels de l’art antérieur comprennent ainsi généralement un support qui constitue la majeure partie en poids du matériau bifonctionnel, ce qui limite notamment la quantité d’adsorbant présente et donc la capacité à adsorber le CO 2 de manière efficace. De plus, les matériaux décrits comme adsorbant dans le document PCT/US2015/039889 (mais aussi dans le document Loukia-Pantzechroula Merkouri et al. de 2023) sont uniquement adaptés à la capture en sortie d’usine, ce qui signifie qu’ils permettent uniquement une capture du CO 2 à haute température, (> 250°C) ce qui n’est pas compatible avec une capture du CO 2 dans l’air qui est à température ambiante, sauf à chauffer l’air ce qui occasionne un surcoût lié à la chauffe et un impact environnemental. Ainsi, il subsiste toujours à ce jour le besoin de développer de nouveaux matériaux bifonctionnels pour capturer le CO 2 puis le convertir en produits utiles, et notamment en méthanol. Il est notamment utile de trouver de nouveaux matériaux bifonctionnels présentant une capacité accrue à adsorber le CO 2 , que la capture soit effectuée en points concentrés (en sortie de cheminées) mais également directement dans l’air, à une température allant de -15 à 45°C. Les Inventeurs ont ainsi eu l’idée originale de préparer des matériaux bifonctionnels où le support sur lequel est déposé le catalyseur présente également une fonction d’adsorption du CO 2 . Ainsi les matériaux bifonctionnels de l’invention sont constitués uniquement de deux parties : une partie catalytique et une partie adsorbante, la partie catalytique étant positionnée sur la partie adsorbante qui joue également le rôle de support de la partie catalytique. De cette manière les matériaux bifonctionnels de l’invention présentent une quantité d’adsorbant bien plus importante que les matériaux bifonctionnels de l’art antérieur ce qui permet, de par le nombre accru de sites d’adsorptions au sein du matériau, d’obtenir des matériaux bifonctionnels avec une capacité accrue à adsorber le CO 2 . Après de nombreuses recherches, les Inventeurs ont ainsi notamment pu sélectionner des composés aptes à jouer à la fois le rôle de support de catalyseur et d’adsorbant de CO 2 . Parmi les composés sélectionnés, les Inventeurs ont notamment découvert que certaines zéolithes présentaient des propriétés de capture du CO 2 particulièrement intéressantes, ce qui permettait de les utiliser à la fois comme adsorbant de CO 2 et comme support de catalyseurs et d’obtenir ainsi de nouveaux matériaux bifonctionnels. Des catalyseurs supportés par des zéolithes ont déjà été décrits dans la littérature pour des réactions catalytiques diverses et variées incluant la conversion du CO 2 . Néanmoins, dans ces cas, les types de zéolithe choisies présentent seulement des propriétés catalytiques complémentaires aux propriétés du catalyseur déposé sur leur surface, à savoir convertir le CO 2 , mais ne permettent pas de capturer le CO 2 . Résumé Selon un aspect, la présente invention a pour objet un matériau bifonctionnel permettant de capturer du dioxyde de carbone puis de le convertir en au moins un composé chimique C1 à C3, et de préférence en méthanol, ledit matériau bifonctionnel étant caractérisé en ce qu’il est constitué : - d’un sorbant apte à capturer du dioxyde de carbone, par adsorption physique, - d’un catalyseur apte à convertir le dioxyde de carbone en au moins un composé chimique C1 à C3, et de préférence apte à réduire le dioxyde de carbone en méthanol, ledit catalyseur ne comprenant pas de support autre que le sorbant, ledit catalyseur étant positionné à la surface dudit sorbant. Selon un autre aspect, l’invention a aussi pour objet un procédé de capture et de conversion du dioxyde de carbone (CO 2 ) en composés chimiques C1 à C3, et de préférence le méthanol, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes: - mise en contact d’un matériau bifonctionnel avec un flux comprenant du dioxyde de carbone afin de capturer le dioxyde de carbone à l’aide dudit matériau bifonctionnel, - mise en contact du matériau bifonctionnel ayant capturé le dioxyde de carbone avec un flux d’hydrogène afin de convertir le dioxyde de carbone en au moins un composé chimique C1 à C3, et de préférence le méthanol, ledit matériau bifonctionnel étant constitué d’un sorbant et d’un catalyseur, ledit sorbant étant apte à capturer le dioxyde de carbone, par adsorption physique, ledit catalyseur étant apte à convertir le dioxyde de carbone en au moins un composé chimique C1 à C3, et de préférence apte à réduire le dioxyde de carbone en méthanol, ledit catalyseur ne comprenant pas de support autre que le sorbant, ledit catalyseur étant positionné à la surface dudit sorbant. Selon encore un autre aspect, il est proposé dans l’invention un procédé de préparation du matériau bifonctionnel tel que défini ci-dessus, caractérisé ce qu’il comprend les étapes suivantes : - une étape d’imprégnation humide qui consiste à mélanger le sorbant et le catalyseur ou un précurseur métallique du catalyseur dans un solvant, pendant une durée allant de 1 à 48 h, et de préférence allant de 1 à 10h, afin d’assurer le dépôt du catalyseur à la surface du sorbant ou de synthétiser le catalyseur directement à la surface du sorbant par (co)-réduction/précipitation du précurseur métallique ; ou, - une étape d’imprégnation à sec qui consiste à mélanger le catalyseur dans le solvant afin d’obtenir une solution de catalyseur présentant une concentration allant de 500 à 5000 g de catalyseur/L de solvant, et de préférence allant de 1000 à 2500 g/L, puis à mélanger ladite solution de catalyseur avec le sorbant sous forme de poudre, et à évaporer le solvant ; - filtration du mélange obtenu à l’une des deux étapes précédentes, - séchage du mélange filtré à l’air, à une température allant de 50 à 150°C, de préférence allant de 90 à 120°C, pendant une durée allant de 24 à 96h, et de préférence de 24 à 48h, - calcination du mélange séché à une température allant de 200 à 500°C, de préférence allant de 250 à 350°C, pendant une durée allant de 2 à 6h, et de préférence de 2 à 4h. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse du dessin annexé, sur lequel : Fig. 1 FIG. 1 est une représentation schématique du matériau bifonctionnel de l’invention. Description détaillée Le matériau bifonctionnel de l’invention Ainsi, la présente invention a pour objet un matériau bifonctionnel permettant de capturer du dioxyde de carbone puis de le convertir en au moins un composé chimique C1 à C3 choisi dans le groupe comprenant le méthanol, le méthane, le monoxyde de carbone, l’acide formique, l’éthylène, le diméthyléther et le propylène, ledit composé chimique étant de préférence le méthanol, ledit matériau bifonctionnel étant caractérisé en ce qu’il est constitué : - d’un sorbant apte à capturer du dioxyde de carbone, par adsorption physique, - d’un catalyseur apte à convertir le dioxyde de carbone en au moins un composé chimique C1 à C3, et de préférence apte à réduire le dioxyde de carbone en méthanol, ledit catalyseur ne comprenant pas de support autre que le sorbant, ledit catalyseur étant positionné à la surface dudit sorbant. Avantageusement, le matériau bifonctionnel de l’invention n’est constitué que de deux constituants : un sorbant et un catalyseur, ce qui signifie que le matériau ne comprend pas d’autres constituants que le sorbant et le catalyseur. Le catalyseur ne contient pas de support autre que le sorbant, ce qui signifie que le sorbant et le support de catalyseur sont un seul et unique constituant. Le catalyseur positionné à la surface du sorbant signifie le catalyseur est dispersé à la surface du sorbant et forme plusieurs îlots qui peuvent présenter des tailles différentes. Le catalyseur peut également se situer dans les pores du sorbant. Les pores du sorbant étant situées à la surface du sorbant, il est considéré que le catalyseur est positionné à la surface du sorbant, même s’il est situé dans les pores du sorbant. La FIG. 1 est une représentation schématique du matériau bifonctionnel de l’invention. Le sorbant au sens de la présente invention désigne un matériau doté de la propriété d’adsorption physique et qui est en outre approprié comme support de catalyseur. Le sorbant de l’invention est ainsi apte à capturer le CO 2 mais aussi à supporter un catalyseur. Avantageusement selon l’invention, le sorbant de l’invention désigne à la fois un adsorbant de CO 2 et un support de catalyseur. Le CO 2 capturé peut être : - du CO 2 présent dans l’atmosphère à une température allant de -15 à 45°C ou, - du CO 2 présent dans un procédé industriel ou à la sortie des cheminées d’industries où la température peut être élevée, à savoir allant jusqu’à 400°C. Le catalyseur approprié dans le cadre de l’invention est un catalyseur apte à convertir/transformer le CO 2 en composés chimiques C1 à C3. A titre d’exemples de composés chimiques en C1, on pourra citer le méthanol, le méthane, le monoxyde de carbone et l’acide formique, et de préférence le méthanol. A titre d’exemples de composés chimiques en C2, on pourra citer l’éthylène, le diméthyléther. A titre d’exemples de composés chimiques en C3, on pourra citer le polypropylène. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, le catalyseur utilisé au sein du matériau bifonctionnel est un catalyseur apte à réduire le CO 2 en méthanol. Selon un autre mode de réalisation avantageux de l’invention, le matériau bifonctionnel est constitué de 60 à 95% en poids de sorbant et de 5 à 40% en poids de catalyseur, les pourcentages en poids étant exprimés par rapport au poids total du matériau bifonctionnel. La proportion importante de sorbant au sein du matériau bifonctionnel permet avantageusement de capter une quantité importante de CO 2 . A titre d’exemple, pour deux sorbants présentant chacun une capacité d’adsorption de CO 2 de 5 mmol/g, avec 80% de sorbant dans le matériau bifonctionnel il est possible de capturer 4 mmol de CO 2 par gramme de matériau bifonctionnel versus seulement 1 mmol de CO 2 /g pour un matériau bifonctionnel qui ne comprendrait que 20% de sorbant, dans des conditions de capture de CO 2 dans l’air et à une température allant de -15 à 45°C. Selon encore un mode de réalisation avantageux, le sorbant tel que défini ci-dessus est une structure poreuse présentant l’une ou l’ensemble des caractéristiques suivantes : - une capacité d’adsorption de CO 2 supérieure ou égale à 0,5 moles de CO 2 par kilogramme de sorbant (0,5 mol CO 2 /kg) dans les conditions de capture de CO 2 dans l’air et à une température allant de -15 à 45°C, - une cinétique d’adsorption de CO 2 supérieure ou égale à 0,5 moles de CO 2 par heure et par kilogramme de sorbant (0,5 mol CO 2 /h/kg) dans les conditions de capture de CO 2 dans l’air et à une température allant de -15 à 45°C, - une surface spécifique mesurée par la méthode BET à partir des isothermes d’adsorption de l’azote à une température de 77 K, supérieure ou égale à 500 m 2 /g, et de préférence allant de 500 à 3000 m 2 /g ; - une taille de pores supérieure ou égale à 0,33 nm, et de préférence allant de 0,33 à 10 nm ; - une distribution uniforme des tailles de pores ; - une densité de pores et donc de sites d’adsorption de CO 2 supérieure ou égale à 0,10 cm 3 par gramme de sorbant (0,10 cm 3 /g) ; - une sélectivité d’adsorption du CO 2 par rapport aux autres gaz supérieure ou égale à 5, et préférence supérieure à 10 ; - une stabilité thermique allant jusqu’à 350°C; - une stabilité chimique vis-à-vis des molécules présentes dans l’environnement ; - une libération d’au moins 80% du CO 2 adsorbé et/ou converti en au moins un composé chimique C1 à C3, de préférence d’au moins 90%, et plus préférentiellement d’au moins 95%. La surface spécifique d’un matériau désigne sa superficie réelle par opposition à sa surface apparente. Elle représente la surface totale par unité de masse et est exprimée en m²/g. La surface spécifique des matériaux est mesurée par adsorption d’un gaz, à savoir l’azote, avec la méthode BET (Brunauer, Emett et Teller). Dans le cas présent la surface spécifique a été calculée avec l’azote comme adsorptive à une température de 77 K (la température d’ébullition de l’azote liquide). Une surface spécifique d’une valeur supérieure ou égale à 500 m 2 /g permet avantageusement une interaction importante entre le sorbant et le CO 2 . Une taille de pores supérieure ou égale à 0,33 nm, et de préférence allant de 0,33 à 10 nm, est une taille adaptée à la taille des molécules de CO 2 . Une distribution uniforme des tailles de pores signifie qu’au moins 60% des pores présentent une taille identique ou quasi-identique, ce qui signifie que la taille des pores ne varie pas de plus de 0,1 nm. Une distribution uniforme des tailles de pores favorise l’efficacité de la capture du CO 2 . Une sélectivité d’adsorption du CO 2 par rapport aux autres gaz supérieure ou égale à 5 signifie que le CO 2 est adsorbé 5 fois plus efficacement qu’un autre gaz potentiellement présent dans le milieu, comme par exemple le diazote. La stabilité thermique signifie que le sorbant ne se dégrade pas à une température allant jusqu’à 350°C, qui correspond à la température pouvant être atteinte lors de l’étape de conversion du CO 2 , et ne subit donc pas de perte de performance. La stabilité chimique du sorbant signifie que le sorbant ne réagit qu’avec certaines molécules dans des conditions bien précises de température et de pression. Par exemple, le sorbant doit être capable de capter le CO 2 de l’air mais ne doit pas réagir avec l’oxygène présent dans l’air. La libération d’au moins 80% du CO 2 adsorbé et/ou converti en au moins un composé chimique C1 à C3 est également une caractéristique importante permettant, à la fin d’un cycle de capture et de conversion du CO 2 , de retrouver un sorbant apte à recommencer un nouveau cycle de capture et de conversion, et donc également d’obtenir un rendement efficace du procédé de capture et de conversion de l’invention. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l’invention le sorbant présente l’ensemble des caractéristiques ci-dessus mentionnées. Selon encore un mode de réalisation de l’invention, le sorbant tel que défini ci-dessus est une zéolithe ou un réseau métallo-organique (« MOF », acronyme anglais signifiant « Metal Organic Framework »), et est de préférence une zéolithe. Selon un mode de réalisation particulier, le sorbant tel que défini ci-dessus est une zéolithe présentant un ratio Si/Al allant de 1 à 100, et est de préférence une zéolithe dont les identifiants IZA (« International Zeolite Classification ») sont choisis dans le groupe comprenant FAU, MFI, LTA, MOR, LTL, MER et BEA. « Si » désigne l’élément chimique silicium et « Al » l’aluminium. Le ratio Si/Al détermine le nombre de sites acides, et donc catalytiques, de la zéolithe. Plus ce ratio est faible et plus la zéolithe comprend des sites acides (et donc des sites catalytiques). A titre d’exemple une zéolithe particulièrement adaptée à la capture et à la conversion du CO 2 en méthanol présentera, outre les caractéristiques susmentionnées, un ratio Si/Al supérieur à 10. Toujours à titre d’exemple on pourra citer une zéolithe de type 13X (FAU) ou 5A (LTA). Selon encore un autre mode de réalisation particulier de l’invention, le sorbant tel que défini ci-dessus est un réseau métallo-organique « MOF » choisi dans le groupe comprenant UiO-Frameworks (UiO-66, UiO-67, UiO- 68), M-MOF-74 (M = Mg, Ni, Fe, Co), PCN250 et HKUST-1. Selon un mode de réalisation de l’invention, le catalyseur tel que défini ci-dessus est constitué d’oxyde de zinc (ZnO) associé à un autre oxyde métallique choisi dans le groupe comprenant l’oxyde de cuivre (CuO), le dioxyde de zirconium (ZrO 2 ) et le dioxyde de cérium (CeO 2 ) et/ou est associé à un métal choisi dans le groupe comprenant Cu (cuivre), Au (or), Pd (palladium) et Pt (platine). Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, le catalyseur tel que défini ci-dessus est choisi dans le groupe comprenant le catalyseur de formule ZnO-M, ZnO-X, ZnO-M-X et ZnO-X 1 -X 2 avec : - M représentant un métal choisi dans le groupe comprenant Cu, Au, Pd et Pt, - X, X 1 et X 2 représentant indépendamment l’un de l’autre un oxyde métallique choisi dans le groupe comprenant CuO, ZrO 2 et CeO 2 . Le tiret dans la formule du catalyseur signifie que le catalyseur est constitué d’un mélange d’oxyde de zinc avec un oxyde métallique et/ou un métal. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le catalyseur est constitué d’un mélange de nanoparticules d’oxyde de zinc et d’oxyde de cuivre (ZnO-CuO) ou de nanoparticules d’oxyde de zinc et de dioxyde de zirconium (ZnO-ZrO 2 ). Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, le catalyseur tel que défini ci-dessus se présente se forme de nanoparticules de taille allant de 5 à 100 nm, et de préférence de 10 à 50 nm. A titre d’exemple d’un matériau bifonctionnel de l’invention, on pourra citer un matériau constitué du sorbant zéolithe de type 13X (FAU) ou de type 5A (LTA) et du catalyseur ZnO-CuO ou ZnO-ZrO 2 . Toujours à titre d’exemple, les proportions respectives de ladite zéolithe et dudit catalyseur sont 90/10, 85/15 ou 80/20. Le catalyseur ZnO-CuO ou ZnO-ZrO 2 est déposé/dispersé à la surface et dans les pores de la zéolithe qui joue donc également le rôle de support du catalyseur. Le procédé de préparation du matériau bifonctionnel L’invention a également pour objet un procédé de préparation du matériau bifonctionnel tel que défini ci-dessus, caractérisé ce qu’il comprend les étapes suivantes : - une étape d’imprégnation humide qui consiste à mélanger le sorbant et le catalyseur ou un précurseur métallique du catalyseur dans un solvant, pendant une durée allant de 1 à 48 h, et de préférence allant de 1 à 10 h, afin d’assurer le dépôt du catalyseur à la surface du sorbant ou de synthétiser le catalyseur directement à la surface du sorbant par (co)-réduction/précipitation du précurseur métallique ; ou, - une étape d’imprégnation à sec qui consiste à mélanger le catalyseur dans le solvant afin d’obtenir une solution de catalyseur présentant une concentration allant de 500 à 5000 g de catalyseur/L de solvant, et de préférence allant de 1000 à 2500 g/L, puis à mélanger ladite solution de catalyseur avec le sorbant sous forme de poudre, et à évaporer le solvant ; - filtration du mélange obtenu à l’une des deux étapes précédentes, - séchage du mélange filtré à l’air, à une température allant de 50 à 150°C, de préférence allant de 90 à 120°C, pendant une durée allant de 24 à 96 h, et de préférence de 24 à 48 h, - calcination du mélange séché à une température allant de 200 à 500°C, de préférence allant de 250 à 350°C, pendant une durée allant de 2 à 6 h, et de préférence de 2 à 4 h. La première étape du procédé de préparation du matériau bifonctionnel pourra donc être effectuée de deux manières différentes, à savoir par imprégnation humide ou par imprégnation à sec. Si l’imprégnation à sec est choisie, la solution de catalyseur est de préférence ajoutée au sorbant sous forme de poudre en trois ajouts successifs, chaque ajout étant suivi d’une étape d’évaporation du solvant sous air, à une température de 90 à 120°C, pendant une durée allant de 20 à 120 min. Le solvant utilisé dans le procédé de préparation du matériau bifonctionnel pourra être choisi dans le groupe comprenant de l’eau, des hydrocarbures aromatiques, des alcanes, des alcools, des esters, des cétones, des éthers, des éthers de glycol, des hydrocarbures halogénés et leurs mélanges. A titre d’exemples d’hydrocarbures aromatiques on pourra citer le benzène, le toluène et/ou le xylène. A titre d’exemples d’alcanes on pourra citer l’hexane et/ou l’heptane. A titre d’exemples d’alcools on pourra citer l’éthanol et/ou le méthanol. A titre d’exemples d’esters on pourra citer l’acétate d’éthyle et/ou l’acétate de méthyle. A titre d’exemples de cétones on pourra citer l’acétone et/ou la méthyléthylcétone. A titre d’exemples d’éthers on pourra citer le diméthyléther (DME) et/ou le tétrahydrofurane (THF). A titre d’exemples d’éthers de glycol on pourra citer l’éthylèneglycol et/ou le propylèneglycol. A titre d’exemples d’hydrocarbures halogénés on pourra citer le dichlorométhane et/ou le chlorobenzène. A l’issue du procédé de préparation on obtient le matériau bifonctionnel dans lequel le catalyseur est positionné à la surface du sorbant. Comme déjà indiqué, le matériau bifonctionnel de l’invention permet de capturer du dioxyde de carbone puis de le convertir en au moins un composé chimique C1 à C3, ledit matériau est donc naturellement utilisé dans un procédé de capture et de conversion du CO 2 tel que décrit ci-après. Le procédé de capture et de conversion du dioxyde de carbone Ainsi la présente invention a également pour objet un procédé de capture et de conversion du dioxyde de carbone en composés chimiques C1 à C3, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - mise en contact d’un matériau bifonctionnel avec un flux comprenant du dioxyde de carbone afin de capturer le dioxyde de carbone à l’aide dudit matériau bifonctionnel, - mise en contact du matériau bifonctionnel ayant capturé le dioxyde de carbone avec un flux d’hydrogène afin de convertir le dioxyde de carbone en au moins un composé chimique C1 à C3 choisi dans le groupe comprenant le méthanol, le méthane, le monoxyde de carbone, l’acide formique, l’éthylène, le diméthyléther et le propylène, ledit composé étant de préférence le méthanol, ledit matériau bifonctionnel étant constitué d’un sorbant et d’un catalyseur, ledit sorbant étant apte à capturer le dioxyde de carbone, par adsorption physique, ledit catalyseur étant apte à convertir le dioxyde de carbone en au moins un composé chimique C1 à C3, et de préférence apte à réduire le dioxyde de carbone en méthanol, ledit catalyseur ne comprenant pas de support autre que le sorbant, ledit catalyseur étant positionné à la surface dudit sorbant. Dans la première étape du procédé de l’invention, le matériau bifonctionnel est par exemple mis en contact avec le flux comprenant le CO 2 jusqu’à ce que le sorbant ait capturé suffisamment de CO 2 , et de préférence jusqu’à saturation du sorbant en CO 2 , la saturation signifiant que le sorbant a atteint sa capacité maximale d’adsorption de CO 2 . Une quantité suffisante de capture de CO 2 signifie que le sorbant a adsorbé au moins 50% de sa capacité maximale d’adsorption de CO 2 . La mise en contact du matériau bifonctionnel avec le flux comprenant du CO 2 peut cependant aussi être arrêtée lorsque le flux ne comprend plus de CO 2 . La vérification de la quantité suffisante d’adsorption de CO 2 ou du flux qui ne comprend plus de CO 2 est effectuée par chromatographie en phase gazeuse. Selon un mode de réalisation du procédé de l’invention, dans la deuxième étape le matériau bifonctionnel ayant ainsi capturé le CO 2 est mis en contact avec un flux d’hydrogène afin que le catalyseur du matériau bifonctionnel permette et accélère la conversion du CO 2 en composés chimiques C1 à C3, et de préférence réduise le CO 2 en méthanol. Selon un mode de réalisation avantageux, le matériau bifonctionnel utilisé dans le procédé de capture et de conversion du CO 2 est tel que défini ci-dessus. Selon un autre mode de réalisation avantageux du procédé de capture et de conversion, le matériau bifonctionnel est introduit dans un réacteur unique adapté à la capture et à la conversion du CO 2 , ledit matériau étant introduit dans le réacteur avant sa mise en contact avec le flux comprenant le CO 2 et le flux d’hydrogène. Le réacteur utilisé dans le procédé de capture et de conversion de l’invention pourra par exemple être un réacteur à lit fixe ou à lit fluidifié. Un réacteur à lit fixe est un type de réacteur catalytique dans lequel le catalyseur est disposé sous forme de granules, de billes ou de pastilles dans un lit fixe à l'intérieur d'une enceinte. Les réactants (gaz ou liquides) passent à travers le lit de catalyseur pour effectuer la réaction chimique. Les réactifs sont introduits à une extrémité du lit fixe, et la réaction chimique se produit au fur et à mesure qu'ils traversent le lit de catalyseur. Un réacteur à lit fluidisé est un dispositif dans lequel le catalyseur est maintenu sous forme de particules solides qui sont en suspension dans un flux continu de gaz ou de liquide. Les particules de catalyseur forment un lit fluide qui peut se déplacer librement à l'intérieur du réacteur. Dans un réacteur à lit fluidisé, les réactifs sont introduits en bas du réacteur, et le gaz ou le liquide de réaction est soufflé à travers les particules de catalyseur. Les particules de catalyseur se comportent comme un lit fluide en constante agitation. Selon un mode de réalisation du procédé de l’invention, le flux comprenant le CO 2 est de l’air, ledit air comprenant de préférence ledit CO 2 en une concentration allant de 300 à 600 ppm. Lorsque le flux comprenant le CO 2 est de l’air, la température dudit flux varie de -15 à 45°C, selon que l’on soit en hiver ou au contraire en été, et selon la localisation dans le monde. Selon un autre mode de réalisation du procédé de l’invention, le flux comprenant le CO 2 est un flux de sortie de cheminée, ledit flux comprenant de préférence ledit CO 2 en une concentration allant de 1 à 30%. Lorsque le flux comprenant le CO 2 est un flux de sortie de cheminée, la température dudit flux peut aller jusqu’à 400°C. Cependant, il sera alors nécessaire de refroidir la température dudit flux avant d’introduire ledit flux dans le réacteur pour procéder à la capture du CO 2 . Le flux devra être refroidi à une température inférieure ou égale à 45°C. Selon encore un mode de réalisation avantageux du procédé de l’invention le flux comprenant le CO 2 est introduit dans le réacteur selon l’une ou l’ensemble des modalités suivantes : - un débit GHSV ("Gas Hourly Space Velocity") allant de 10 à 500 L/g mat bifonct /h, et de préférence de 15 à 100 L/g mat bifonct /h, - une pression allant de 1 à 30 bars, - une température allant de -15 à 45°C. Le débit GHSV (acronyme anglais de "Gas Hourly Space Velocity") est utilisé pour quantifier le débit d'un gaz à travers un réacteur chimique, en particulier un réacteur catalytique. Le GHSV est plus particulièrement défini comme le volume de gaz traité par unité de volume de catalyseur par heure. Plus le GHSV est élevé, plus le gaz réactif traverse le lit de catalyseur rapidement. Selon l’invention le catalyseur susmentionné à propos du GHSV représente le matériau bifonctionnel et le GHSV est ainsi exprimé en litre de gaz par gramme de matériau bifonctionnel par heure (L/g mat bifonct /h). Selon un mode de réalisation du procédé, après l’étape de capture du CO 2 et avant l’étape de conversion, le réacteur pourra être purgé avec un flux de gaz inerte choisi parmi l’azote ou l’argon, à un débit GHSV allant de 10 à 500 L/g mat bifonct /h, de préférence de 15 à 100 L/g mat bifonct /h et à une pression allant de 1 à 200 bars. Selon un autre mode de réalisation du procédé de l’invention, après les étapes de capture et de purge susmentionnées, le réacteur est chauffé à une température allant de 200 à 350°C, et de préférence de 230 à 280°C, afin d’effectuer l’étape de conversion. Le système de chauffage utilisé pour le réacteur peut être un système classique de chauffage. Selon un mode de réalisation avantageux du procédé de l’invention le réacteur est chauffé par induction. Si cette option est choisie le réacteur devra être pourvu d’une base conductrice. Le chauffage par induction, en plus d'être un mode de chauffage électrique, présente l'avantage d'être un moyen de chauffage sans contact rapide et précis. Il est ainsi possible d'atteindre localement la température souhaitée plus rapidement que les réacteurs classiques de chauffage par contact. Il est également dépourvu d’inertie thermique ce qui permet une baisse en température plus rapide. Le chauffage par induction est ainsi parfaitement adapté au procédé de l’invention qui nécessite des ajustements de température à chaque cycle de capture et de conversion. Selon encore un autre mode de réalisation avantageux du procédé de l’invention, le flux d’hydrogène est introduit dans le réacteur à une température allant de 25 à 100°C, à un débit GHSV allant de 10 à 500 L/g mat bifonct /h, de préférence de 15 à 100 L/g mat bifonct /h, et à une pression allant de 1 à 200 bars. A titre d’exemple, la source d’hydrogène pourra être de l’hydrogène vert, bleu, gris ou orange, et de préférence sera de l’hydrogène vert. Exemples Exemple 1 : préparation d e matériau x bifonctionnel s Un matériau bifonctionnel constitué de 80% en masse de zéolithe 5A et de 20% en masse de catalyseur CuO-ZnO est préparé par imprégnation humide selon les étapes suivantes : - mélange de 0,8 g de zéolithe et de 0,2 g de catalyseur dans 50 mL d’eau déionisée (= solvant), - agitation magnétique du mélange pendant 2 h, - filtration Büchner sous vide du mélange, - séchage sous air du matériau ainsi obtenu à une température de 100°C pendant 24 h, - calcination du matériau séché à une température de 250°C sous air, pendant 3 h (rampe de 5°C/min). Un matériau bifonctionnel constitué de 90% en masse de zéolithe 13X et de 10% en masse de catalyseur CuO-ZnO est préparé par imprégnation humide selon les étapes suivantes : - mélange de 1 g de catalyseur dans 5 mL d’eau déionisée, - incorporation de la solution de catalyseur obtenue à l’étape précédente à 9 g de zéolithe 13X en 3 ajouts successifs séparés par une étape d’évaporation sous air à 100°C pendant 25 minutes, - une fois les 3 ajouts effectués, séchage sous air du matériau ainsi obtenu à une température de 100°C pendant 24 h, - calcination du matériau séché à une température de 250°C sous air, pendant 3 h (rampe de 5°C/min). Un matériau bifonctionnel constitué de 85% en masse de zéolithe 13X et de 15% en masse de catalyseur ZnO-ZrO 2 est préparé par imprégnation humide selon les étapes suivantes : - mélange de 0,85 g de zéolithe et de 0,15 g de catalyseur dans 30 mL d’éthanol (= solvant), - agitation magnétique du mélange pendant 3 h, - filtration Büchner sous vide du mélange, - séchage sous air du matériau ainsi obtenu à une température de 100°C pendant 24 h, - calcination du matériau séché à une température de 250°C sous air, pendant 3 h (rampe de 5°C/min). La présente divulgation ne se limite pas aux exemples décrits ci-avant, seulement à titre d’exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l’homme de l’art dans le cadre de la protection recherchée. Matériau bifonctionnel permettant de capturer du dioxyde de carbone puis de le convertir en au moins un composé chimique C1 à C3 choisi dans le groupe comprenant le méthanol, le méthane, le monoxyde de carbone, l’acide formique, l’éthylène, le diméthyléther et le propylène, ledit composé chimique étant de préférence le méthanol, ledit matériau bifonctionnel étant caractérisé en ce qu’il est constitué : - d’un sorbant apte à capturer du dioxyde de carbone, par adsorption physique, - d’un catalyseur apte à convertir le dioxyde de carbone en au moins un composé chimique C1 à C3, et de préférence apte à réduire le dioxyde de carbone en méthanol, ledit catalyseur ne comprenant pas de support autre que le sorbant, ledit catalyseur étant positionné à la surface dudit sorbant. Matériau bifonctionnel selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il est constitué de 60 à 95% en poids de sorbant et de 5 à 40% en poids de catalyseur, les pourcentages en poids étant exprimés par rapport au poids total du matériau bifonctionnel. Matériau bifonctionnel selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le sorbant est une structure poreuse présentant une ou l’ensemble des caractéristiques suivantes : - une capacité d’adsorption de CO 2 supérieure ou égale à 0,5 moles de CO 2 par kilogramme de sorbant (0,5 mol CO 2 /kg) dans les conditions de capture de CO 2 dans l’air et à une température allant de -15 à 45°C, - une cinétique d’adsorption de CO 2 supérieure ou égale à 0,5 moles de CO 2 par heure et par kilogramme de sorbant (0,5 mol CO 2 /h/kg) dans les conditions de capture de CO 2 dans l’air et à une température allant de -15 à 45°C, - une surface spécifique mesurée par la méthode BET à partir des isothermes d’adsorption de l’azote à une température de 77 K, supérieure ou égale à 500 m 2 /g, et de préférence allant de 500 à 3000 m 2 /g ; - une taille de pores supérieure ou égale à 0,33 nm, et de préférence allant de 0,33 à 10 nm ; - une distribution uniforme des tailles de pores ; - une densité de pores et donc de sites d’adsorption de CO 2 supérieure ou égale à 0,10 cm 3 par gramme de sorbant (0,10 cm 3 /g) ; - une sélectivité d’adsorption du CO 2 par rapport aux autres gaz supérieure ou égale à 5, et préférence supérieure à 10 ; - une stabilité thermique allant de 0 à 350°C; - une stabilité chimique vis-à-vis des molécules présentes dans l’environnement ; - une libération d’au moins 80% du CO 2 adsorbé et/ou converti en au moins un composé chimique C1 à C3, de préférence d’au moins 90%, et plus préférentiellement d’au moins 95%. Matériau bifonctionnel selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le sorbant est une zéolithe ou un réseau métallo-organique (« MOF », acronyme anglais signifiant « Metal Organic Framework »), et est de préférence une zéolithe. Matériau bifonctionnel selon la revendication 4, caractérisé en ce que le sorbant est une zéolithe présentant un ratio Si/Al allant de 1 à 100, et est de préférence une zéolithe dont les identifiants IZA (« International Zeolite Classification ») sont choisis dans le groupe comprenant FAU, MFI, LTA, MOR, LTL, MER et BEA. Matériau bifonctionnel selon la revendication 4, caractérisé en ce que le sorbant est un réseau métallo-organique « MOF » choisi dans le groupe comprenant UiO-Frameworks (UiO-66, UiO-67, UiO- 68), M-MOF-74 (M = Mg,Ni,Fe,Co), PCN250 et HKUST-1. Matériau bifonctionnel selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le catalyseur est constitué d’oxyde de zinc (ZnO) associé à un autre oxyde métallique choisi dans le groupe comprenant l’oxyde de cuivre (CuO), le dioxyde de zirconium (ZrO 2 ) et le dioxyde de cérium (CeO 2 ) et/ou est associé à un métal choisi dans le groupe comprenant Cu (cuivre), Au (or), Pd (palladium) et Pt (platine). Matériau bifonctionnel selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le catalyseur est choisi dans le groupe comprenant le catalyseur de formule ZnO-M, ZnO-X, ZnO-M-X et ZnO-X 1 -X 2 avec : - M représentant un métal choisi dans le groupe comprenant Cu, Au, Pd et Pt, - X, X 1 et X 2 représentant indépendamment l’un de l’autre un oxyde métallique choisi dans le groupe comprenant CuO, ZrO 2 et CeO 2 . Procédé de capture et de conversion du dioxyde de carbone en composés chimiques C1 à C3, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - mise en contact d’un matériau bifonctionnel avec un flux comprenant du dioxyde de carbone afin de capturer le dioxyde de carbone à l’aide dudit matériau bifonctionnel, - mise en contact du matériau bifonctionnel ayant capturé le dioxyde de carbone avec un flux d’hydrogène afin de convertir le dioxyde de carbone en au moins un composé chimique C1 à C3 choisi dans le groupe comprenant le méthanol, le méthane, le monoxyde de carbone, l’acide formique, l’éthylène, le diméthyléther et le propylène, ledit composé étant de préférence le méthanol, ledit matériau bifonctionnel étant tel que défini à l’une quelconque des revendications 1 à 8. Procédé de capture et de conversion selon la revendication 9, caractérisé en ce que le matériau bifonctionnel est introduit dans un réacteur unique adapté à la capture et à la conversion du dioxyde de carbone, ledit matériau étant introduit dans le réacteur avant sa mise en contact avec le flux comprenant le dioxyde de carbone et le flux d’hydrogène. Procédé de capture et de conversion selon l’une quelconque des revendications 9 à 10, caractérisé en ce que le flux comprenant le dioxyde de carbone est de l’air ou un flux de sortie de cheminée. Procédé de capture et de conversion selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le flux comprenant le dioxyde de carbone est introduit dans le réacteur selon l’une ou l’ensemble des modalités suivantes : - une pression allant de 1 à 30 bars, - un débit GHSV ("Gas Hourly Space Velocity") allant de 10 à 500 L/g mat bifonct /h, et de préférence de 15 à 100 L/g mat bifonct /h, - une température allant de -15 à 45°C. Procédé de capture et de conversion selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que, après l’étape de capture du dioxyde de carbone et avant l’étape de conversion, le réacteur est purgé avec un flux de gaz inerte choisi parmi l’azote ou l’argon, à un débit GHSV allant de 10 à 500 L/g mat bifonct /h, de préférence de 15 à 100 L/g mat bifonct /h et à une pression allant de 1 à 200 bars. Procédé de capture et de conversion selon la revendication 13, caractérisé en ce que, après les étapes de capture et de purge, le réacteur est chauffé à une température allant de 200 à 350°C, et de préférence de 230 à 280°C, afin d’effectuer l’étape de conversion. Procédé de capture et de conversion selon la revendication 14, caractérisé en ce que le réacteur est chauffé par induction. Procédé de capture et de conversion selon l’une quelconque des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que le flux d’hydrogène est introduit dans le réacteur à une température allant de 25 à 100°C, à un débit GHSV allant de 10 à 500 L/g mat bifonct /h, de préférence de 15 à 100 L/g mat bifonct /h, et à une pression allant de 1 à 200 bars. Procédé de préparation du matériau bifonctionnel tel que défini à l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé ce qu’il comprend les étapes suivantes : - une étape d’imprégnation humide qui consiste à mélanger le sorbant et le catalyseur ou un précurseur métallique du catalyseur dans un solvant, pendant une durée allant de 1 à 48 h, et de préférence allant de 1 à 10 h, afin d’assurer le dépôt du catalyseur à la surface du sorbant ou de synthétiser le catalyseur directement à la surface du sorbant par (co)-réduction/précipitation du précurseur métallique ; ou, - une étape d’imprégnation à sec qui consiste à mélanger le catalyseur dans le solvant afin d’obtenir une solution de catalyseur présentant une concentration allant de 500 à 5000 g de catalyseur/L de solvant, et de préférence allant de 1000 à 2500 g/L, puis à mélanger ladite solution de catalyseur avec le sorbant sous forme de poudre, et à évaporer le solvant ; - filtration du mélange obtenu à l’une des deux étapes précédentes, - séchage du mélange filtré à l’air, à une température allant de 50 à 150°C, de préférence allant de 90 à 120°C, pendant une durée allant de 24 à 96 h, et de préférence de 24 à 48 h, - calcination du mélange séché à une température allant de 200 à 500°C, de préférence allant de 250 à 350°C, pendant une durée allant de 2 à 6 h, et de préférence de 2 à 4 h.