Le taux de CO2 atmosphérique ne cessant d’augmenter, les scientifiques cherchent en permanence de nouveaux moyens d’utiliser le dioxyde de carbone en excès afin, entre autre, de régler les différentes questions énergétiques qui se posent actuellement à l’échelle globale. Récemment, une équipe de chercheurs a mis au point un système de photosynthèse artificielle permettant de produire des carburants liquides à partir du C02 présent dans l’atmosphère.
Des chimistes de l’Université de l’Illinois ont réussi à produire des carburants en utilisant de l’eau, du dioxyde de carbone et de la lumière visible, par photosynthèse artificielle. En convertissant le dioxyde de carbone en molécules plus complexes telles que le propane, cette technologie verte ouvre une nouvelle voie vers l’utilisation du CO2 en excès pour stocker l’énergie solaire — sous la forme de liaisons chimiques — utilisable quand l’ensoleillement est faible et que la demande est grande.
Les plantes utilisent la lumière du Soleil pour produire des réactions chimiques entre l’eau et le CO2 afin de créer et de stocker de l’énergie solaire sous forme de glucose dense en énergie. Dans cette nouvelle étude publiée dans la revue Nature Communications, les chercheurs ont mis au point un procédé artificiel utilisant la même gamme de lumière du spectre de la lumière visible utilisé par les plantes lors de la photosynthèse naturelle pour convertir le CO2 et l’eau en carburant, associé à des nanoparticules d’or riches en électrons servant de catalyseur.
« L’objectif ici est de produire des hydrocarbures complexes et liquéfiables à partir de CO2 en excès et d’autres ressources durables telles que la lumière solaire » déclare Prashant Jain, chimiste et auteur de l’étude. « Les carburants liquides sont idéaux car ils sont plus faciles, plus sûrs et plus économiques à transporter que le gaz et, comme ils sont fabriqués à partir de molécules à longue chaîne, ils contiennent plus de liaisons, ce qui signifie qu’ils renferment plus d’énergie ».
Du carburant liquide produit par photosynthèse artificielle
Dans leur laboratoire, les chercheurs utilisent des catalyseurs métalliques pour absorber la lumière et transférer les électrons et les protons nécessaires aux réactions chimiques entre le CO2 et l’eau, remplissant ainsi le rôle du pigment chlorophylle dans la photosynthèse naturelle.
Les nanoparticules d’or fonctionnent particulièrement bien comme catalyseur, explique Jain, car leurs surfaces interagissent favorablement avec les molécules de CO2, absorbent efficacement la lumière et ne se dégradent pas.
L’énergie stockée dans les liaisons du combustible hydrocarboné est libérée de plusieurs manières. Cependant, la méthode conventionnelle simple de combustion finit par produire plus de CO2, ce qui va à l’encontre de la notion de récupération et de stockage de l’énergie solaire.
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« Il existe d’autres utilisations potentielles, non conventionnelles, des hydrocarbures créés à partir de ce processus. Ils pourraient être utilisés pour alimenter des piles à combustible afin de produire du courant et une tension électriques. Il existe des laboratoires dans le monde entier qui tentent de déterminer comment la conversion d’hydrocarbure en électricité peut être conduite efficacement » explique Jain.
Aussi intéressant que le développement de ce combustible CO2-liquide puisse être pour la technologie de l’énergie verte, les chercheurs reconnaissent que le processus de photosynthèse artificielle de Jain est loin d’être aussi efficace que dans les plantes.
« Nous devons apprendre à ajuster le catalyseur pour augmenter l’efficacité des réactions chimiques. Ensuite, nous pourrons entamer le travail difficile consistant à déterminer comment intensifier le processus. Et, comme toute technologie énergétique non conventionnelle, de nombreuses questions de faisabilité économique se poseront également » conclut Jain.
L’électron est une particule élémentaire qui, avec les protons et
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