Cela fait maintenant des millions d’années que la vie absorbe la lumière du Soleil en étant capable de la stocker sous forme de « carburant ». Une équipe de chercheurs vient de développer une technique pour exploiter ce processus comme jamais auparavant, permettant ainsi de tirer profit de cette énergie renouvelable en atteignant une efficacité rivalisant avec les énergies fossiles.

Une étude menée par l’Université de Cambridge, au Royaume-Uni, a conduit à l’élaboration d’un système permettant de mieux séparer l’eau en hydrogène et en oxygène, en combinant un processus de photosynthèse avec une enzyme appelée hydrogénase.

Bien qu’il n’y ait rien de nouveau dans la séparation de l’eau en ses composants chimiques (dihydrogène et oxygène) afin de fournir un approvisionnement propre en énergie, la plupart des méthodes ont jusqu’à présent exploité des catalyseurs coûteux, ce qui fait donc de la production énergétique à grande échelle par le biais de ces technologies, un défi de taille.

Vous allez aussi aimer :

Ammoniac produit à partir d’eau, d’air et de lumière du Soleil : le prochain « carburant » renouvelable ?

Mais à présent, un nouveau processus développé par les scientifiques pourrait enfin changer cela. La photosynthèse consiste à synthétiser de la matière organique en utilisant l’énergie lumineuse. Des glucides tels que le glucose, sont synthétisés à partir du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O), avec libération de dioxygène O2 comme sous-produit de l’oxydation de l’eau.

La photosynthèse est et a toujours été indispensable pour la survie des plantes, des algues et de certaines bactéries pendant des milliards d’années. Elle est également à l’origine de la production des combustibles fossiles que nous brûlons aujourd’hui sans modération.

Aujourd’hui, nous libérons cette énergie (en masse) pour la production d’électricité, ce qui engendre donc les fameux et sérieux problèmes de pollution atmosphérique (et tout ce qui en découle) causés par les grandes quantités de dioxyde de carbone relâchées dans l’atmosphère.

Dans le cadre de la recherche, les scientifiques ont mis au point une version semi-artificielle de la photosynthèse, qui « améliore » en quelques sortes la « formule », ou plutôt le procédé naturel de cette dernière, en réactivant un processus abandonné depuis longtemps par l’évolution.

La clé : une ancienne enzyme appelée hydrogénase. « L’hydrogénase est une enzyme présente dans les algues, capable de réduire les protons en hydrogène », explique la chimiste et auteure principale de l’étude, Katarzyna Sokół.

« Au cours de l’évolution, ce processus a été désactivé car il n’était pas nécessaire à la survie, mais nous avons réussi à contourner son inactivité afin d’obtenir la réaction que nous souhaitions – diviser l’eau en hydrogène et en oxygène » ajoute-t-elle.

Imiter la photosynthèse dans le but de servir la collecte et le stockage de l’énergie est quelque chose que les scientifiques expérimentent depuis des années. Plus qu’une simple source d’énergie potentielle, elle pourrait également aider à diminuer les taux de dioxyde de carbone présents dans l’atmosphère.

Mais selon Sokół, la plupart des technologies antérieures ne pourront tout simplement pas atteindre des niveaux de production industriels, soit parce que celles-ci sont trop coûteuses peu efficaces, soit parce qu’elles exploitent des matériaux qui présentent tout de même un certain risque en tant que polluants.

L’approche de l’équipe de Sokół consistait à créer une cellule électrochimique — en d’autres termes, une batterie — basée sur la biochimie de la lumière d’un complexe enzymatique appelé photosystème II. Il s’agit de la première enzyme à intervenir dans les réactions de la photosynthèse dépendantes de la lumière. On le trouve notamment chez les cyanobactéries ainsi que dans les chloroplastes des plantes et des algues.

Ce complexe enzymatique a permis de fournir la tension nécessaire pour que l’enzyme hydrogénase fasse son travail, réduisant ainsi l’hydrogène dans l’eau, de sorte qu’elle puisse se séparer de l’oxygène et s’échapper ainsi sous forme de gaz.

En principe, cela semble certes très simple, mais lier des systèmes artificiels à des processus organiques est tout sauf facile. Erwin Reisner, auteur et chef du laboratoire de recherche, explique que « ce travail permet de surmonter de nombreuses difficultés liées à l’intégration de composants biologiques et organiques dans des matériaux inorganiques pour l’assemblage de dispositifs semi-artificiels ».

Ce processus est peu susceptible d’être l’élément final pour l’exploitation d’une telle technologie à grande échelle. De nombreuses et rigoureuses recherches doivent encore être menées afin d’en arriver à ce stade. Il sera par exemple nécessaire de déterminer avec précision le juste équilibre entre les matériaux et processus naturels et artificiels afin d’aboutir à l’objectif : soit la création d’une énergie renouvelable peu coûteuse et vraiment propre.

« Cela pourrait être un excellent point de départ pour le développement de technologies solaires plus efficaces », déclare Sokół. « L’approche pourrait être utilisée pour coupler d’autres réactions afin de déterminer ce qui peut être fait, apprendre de ces réactions et ensuite construire des pièces synthétiques plus robustes pour de futures technologies à énergie solaire » ajoute-t-elle.

Notre dépendance aux combustibles fossiles continue de développer une crise climatique mondiale… Des solutions alternatives bon marché, sûres et efficaces sont donc à développer le plus rapidement possible.

Concernant l’hydrogène, les dernières recherches et progrès en la matière montrent bien qu’une économie intéressante se développe autour de cette source d’énergie, bien que de nombreux défis autres que l’extraction même restent à surmonter, notamment au niveau du stockage et du transport.

L’étude a été publiée dans la revue Nature Energy.

Source : Nature Energy

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.

Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées.