La recherche sur la photosynthèse ouvre de nouvelles voies pour les énergies renouvelables

Des chercheurs de l’Université technique de Munich (TUM) utilisent un processus de photosynthèse artificielle qui peut produire du gaz de synthèse (syn-gas) pour les industries chimiques à grande échelle et être capable de charger des batteries.

Les plantes utilisent la photosynthèse pour obtenir l’énergie de la lumière du soleil. Maintenant, les chercheurs lui ont appliqué ce principe photosynthèse artificielle Comme base pour développer de nouvelles opérations durables.

L’article décrivant la recherche a été publié dans la revue Matériaux avancés.

Le gaz de synthèse, un mélange de monoxyde de carbone et d’hydrogène, est un produit intermédiaire important dans la fabrication de nombreux produits chimiques tels que l’ammoniac, le méthanol et les hydrocarbures synthétiques. « Le gaz de synthèse est actuellement synthétisé presque exclusivement à partir de matières premières fossiles », explique le professeur Roland Fischer de la chaire du département de chimie organique et métallurgique.

Une poudre jaune, mise au point par une équipe de recherche dirigée par Fisher, pour changer tout cela. Les scientifiques se sont inspirés de la photosynthèse, le procédé utilisé par les plantes pour produire de l’énergie chimique à partir de la lumière. « La nature a besoin de dioxyde de carbone et d’eau pour la photosynthèse », a expliqué Fisher. Le nanomatériau développé par les chercheurs imite les propriétés des enzymes impliquées dans la photosynthèse. Nanozyme produit du gaz de synthèse Utilisation du dioxyde de carbone, de l’eau et de la lumière de la même manière.

Enregistrer les valeurs d’efficacité

Le Dr Philip Stanley, qui a traité ce sujet dans le cadre de sa thèse de doctorat, a expliqué plus en profondeur : « La molécule reprend la fonction de l’antenne énergétique, qui est similaire à la molécule de chlorophylle chez les plantes. La lumière est reçue et les électrons sont passé au centre de réaction, le catalyseur. »

Un aspect innovant du système des chercheurs est qu’il y a deux centres d’interaction reliés à l’antenne. L’un de ces centres convertit le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone, tandis que l’autre convertit l’eau en hydrogène. Le principal défi de conception consistait à organiser l’antenne, le mécanisme de passage des électrons et les catalyseurs de manière à obtenir le retour de lumière le plus élevé possible.

L’équipe a accompli. « A 36 %, notre production d’énergie provenant de la lumière est incroyablement élevée », a déclaré Stanley. « Nous avons réussi à convertir jusqu’à un tiers des photons en énergie chimique. Les systèmes précédents atteignaient souvent au mieux un photon sur dix. Ce résultat laisse espérer que la réalisation technique peut rendre les processus chimiques industriels plus durables. »

Photo composite pour stocker des graphiques

Dans un projet distinct, les chercheurs travaillent sur un autre matériau qui utilise l’énergie lumineuse du soleil – mais dans ce cas, la stocke sous forme d’énergie électrique. « Une future application potentielle pourrait être des batteries chargées par la lumière du soleil, sans fouiller dans une prise murale », a déclaré Fisher.

Les chercheurs ont utilisé des composants similaires à ceux de la nanoenzyme lors du développement de ces complexes photovoltaïques. Ici aussi, les photons de la lumière incidente sont absorbés par le matériau lui-même. Mais plutôt que d’agir comme un catalyseur pour une réaction chimique, l’accepteur d’énergie est si étroitement intégré dans la structure qu’il reste dans cet état, ce qui permet de stocker des électrons sur une plus longue période de temps. Les chercheurs ont démontré la faisabilité du système en laboratoire.

Le Dr Julian Warnan, chef du groupe de photocatalyse, a résumé : « Il y a deux façons de bénéficier directement de l’énergie solaire. Soit nous en récupérons l’énergie électrique, soit nous utilisons l’énergie pour déclencher des réactions chimiques. Et ces deux systèmes, tous deux basés sur le même principe, nous ont montré que nous réussissions expérimentalement. »

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À 36 % d’énergie, cette équipe travaille définitivement sur quelque chose d’excitant. Pour l’instant, le succès expérimental est une preuve de concept, mais c’est un long chemin vers l’échelle commerciale. La question qui demande une bonne réponse est la surface ensoleillée nécessaire pour accomplir une quantité donnée de production de gaz de synthèse. Les gens ne tiennent généralement pas compte des énormes quantités de produits nécessaires et des énormes besoins pour remplacer la production existante.

À l’heure actuelle, la voie directe offerte par cette technologie semble bien meilleure que les panneaux solaires et essayer d’alimenter un système solaire ou éolien.

Par Brian Westenhouse via Newnergyandfuel.com

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