En s’inspirant de la photosynthèse des plantes vertes, les scientifiques ont mis au point un procédé qui pourrait permettre de produire du gaz synthétique pour l’industrie chimique et de charger les batteries.
Le gaz synthétique est un mélange de monoxyde de carbone et d’hydrogène. Il est un produit intermédiaire important dans la fabrication de produits chimiques de base tels que le méthanol, l’ammoniac et les combustibles hydrocarbonés synthétiques. Jusqu’ici, il est principalement fait à partir de matières premières fossiles.
Mais cela est sur le point de changer grâce à une équipe menée par le professeur Roland Fischer de la chaire de chimie inorganique et organométallique de l’Université Technique de Munich (TUM). Les chercheurs ont développé un nanomatériau qui imite les propriétés des enzymes impliquées dans la photosynthèse. Le nanomatériau produit du gaz synthétique en utilisant du dioxyde de carbone, de l’eau et de la lumière.
« Une molécule accomplit la tâche d’une antenne énergétique, comme la molécule de la chlorophylle chez les plantes. La lumière est reçue et les électrons sont transmis au catalyseur qui est le centre de la réaction » explique Philip Stanley, qui a étudié la question lors de sa thèse doctorale.
L’innovation des travaux de l’équipe du professeur Fisher réside en ce qu’il y a deux centres de réactions qui sont reliées à l’antenne. L’un de ces catalyseurs transforme le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone tandis que le second transforme l’eau en hydrogène.
Selon les chercheurs, le défi majeur a été d’organiser l’antenne, le mécanisme de transmission des électrons et les deux catalyseurs afin d’obtenir un rendement optimal à partir de la lumière. « Avec 36 %, notre rendement énergétique à partir de la lumière est spectaculairement élevé. Nous avons réussi à convertir le tiers des photons en énergétique chimique. Les précédents systèmes offraient une conversion du dixième des photons, au mieux. Ce résultat fait espérer que les avancées techniques pourraient aider à rendre les processus chimiques plus durables » se réjouit Philip Stanley.
L’une des futures applications de cette technologie serait de permettre de recharger les batteries grâce aux rayons du soleil, selon le chercheur. Dans un autre projet, ses équipes ont utilisé des composants similaires à ceux du nanomatériau pour développer des récepteurs qui absorbent les photons de la lumière. Ces récepteurs sont étroitement liés à la structure de la batterie, ce qui leur permet de stocker les électrons sur une longue période.
« Il y a deux manière d’utiliser directement l’énergie solaire. Soit nous en tirons l’énergie électrique, soit nous utilisons l’énergie pour induire des réactions chimiques. Nous avons expérimenté avec succès ces deux systèmes basés sur le même principe », a affirmé Dr Julien Warman, qui a participé aux travaux.
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