Des chercheurs ont utilisé la photosynthèse semi-artificielle pour créer de l'énergie solaire

L'un des efforts les plus ambitieux visant non seulement à développer davantage d'énergie renouvelable, mais également à contribuer à atténuer les changements climatiques en éliminant le dioxyde de carbone de l'atmosphère est un processus appelé photosynthèse artificielle. Comme son nom l’indique, ce domaine englobe les efforts que déploient les plantes pour diviser les molécules d’eau en énergie conférant de l’hydrogène et de l’oxygène respirable à la lumière naturelle du soleil, de manière à optimiser notre efficacité énergétique.

Si les scientifiques peuvent trouver comment recréer le processus par lequel les plantes convertissent le CO2, source de réchauffement climatique, en énergie propre, nous pourrions développer une énergie propre théoriquement illimitée, non seulement pour les habitants de la planète Terre, mais également pour ceux qui le feront (espérons-le) un jour. ont besoin d’air pur et d’énergie pour explorer et développer des structures habitables dans l’espace. C’est une ambition qui remonte au moins à 1912 Science papier, mais il y a eu des obstacles, à savoir qu'il nécessite l'utilisation de catalyseurs coûteux et souvent polluants.

Heureusement, un groupe de chercheurs du St. John’s College de l’Université de Cambridge a déclaré avoir découvert une solution de rechange en scindant avec succès les molécules d’oxygène et d’hydrogène dans l’eau en utilisant un mélange de processus naturels et de technologies artificielles. C’est un processus qu’ils appellent la photosynthèse semi-artificielle, et ils disent que cela pourrait aider à révolutionner le développement de l’énergie renouvelable. Leurs conclusions ont été publiées lundi dans La nature.

"La photosynthèse naturelle peut être considérée comme le modèle biologique pour la conversion de l'énergie solaire en énergie chimique et en combustibles solaires", a expliqué le premier auteur, Katarzyna Sokó, dans un courriel adressé à Inverse. «Comparé à la photosynthèse naturelle, ce nouveau système utilise plus efficacement le spectre de la lumière solaire, offre des rendements de conversion élevés et contourne plusieurs voies métaboliques concurrentes, ce qui n’est pas réalisable en utilisant uniquement la biologie synthétique ou la science des matériaux.»

Qu'est-ce que la photosynthèse semi-artificielle?

La photosynthèse semi-artificielle est un domaine de recherche relativement nouveau qui tente de recréer la photosynthèse en utilisant un mélange de biologie synthétique et de science des matériaux dans l'optique d'applications d'énergie renouvelable. L’étude de Cambridge portait sur une enzyme trouvée dans une algue appelée Hydrogenase, qui séparait les molécules d’hydrogène et d’eau dans un processus qui a cessé naturellement, car elle n’est plus nécessaire à la survie des algues.

"Notre travail … fournit la boîte à outils pour le développement de futurs systèmes semi-artificiels de conversion d'énergie et le" câblage "d'autres voies photosynthétiques", a ajouté Sokó. "Par exemple, l'application du système tandem semi-artificiel pourrait être étendue au-delà de la réaction de division de l'eau pour photocatalyser un large éventail de réactions, telles que la conversion du gaz à effet de serre, le CO2, en un carburant."

Pour l'instant, l'appareil n'est qu'une preuve de concept. Sokó a précisé qu’il était «relativement trop fragile» pour les applications industrielles. La solution la plus encourageante, a-t-elle dit, pourrait être le fait que tant de chercheurs différents dotés de domaines d'expertise aussi variés ont été en mesure de collaborer à la résolution d'un problème aussi important.

«Il était étonnamment difficile de savoir combien de domaines et d’expertises multidisciplinaires étaient nécessaires pour développer ce système, notamment la science des matériaux, la nanotechnologie, la chimie inorganique, la chimie de synthèse et la biochimie», a-t-elle déclaré. “Il a fallu de nombreuses années de recherche et de collaboration pour acquérir suffisamment de connaissances.”

Les chercheurs considèrent que de telles innovations sont essentielles non seulement pour assurer l'avenir des énergies renouvelables, mais également pour que les vaisseaux spatiaux du futur puissent parcourir de longues distances. En juillet, un groupe international de scientifiques a publié un article sur la manière de mener des expériences photoélectrochimiques dans des environnements en gravité zéro.

Ce projet a pour objectif de rechercher des moyens permettant aux chercheurs de mener des expériences similaires à celles de l'équipe de Cambridge, mais dans l'espace.

Reportage supplémentaire par Sarah Sloat.