Des chloroplastes artificiels pour produire de l’hydrogène

Des chercheurs danois s’engagent dans une quête ambitieuse : développer des chloroplastes artificiels capables de réaliser la photosynthèse pour produire de l’hydrogène. Cette initiative novatrice pourrait permettre le développement de nouvelles méthodes de production d’énergie propre.

Le Dr Jacob Schneidewind, chimiste au Centre pour l’Énergie et la Chimie Environnementale de Iéna (CEEC Jena), dirige un projet de recherche intitulé «Séparation de l’eau à deux photons pour la réalisation d’une photocatalyse couplée». Ce projet, financé par la Fondation allemande pour la recherche à hauteur de 325 000 euros, s’inscrit dans le cadre du centre de recherche collaboratif « CataLight« , coordonné par les universités de Iéna et d’Ulm.

L’objectif principal de cette recherche est d’utiliser un spectre lumineux aussi large que possible et des matériaux de départ peu coûteux pour produire de l’hydrogène par photosynthèse artificielle. Le projet débutera en juillet 2024 et promet d’apporter des avancées significatives dans le domaine de l’énergie renouvelable.

La biomimétique au service de la production d’hydrogène

Le Dr Schneidewind explique : «Dans les feuilles des plantes vertes, plusieurs molécules interagissent toujours entre elles lors du processus de photosynthèse». L’équipe de recherche vise à reproduire ce phénomène dans des « feuilles » artificielles, où les molécules seraient disposées de manière à optimiser leurs interactions.

Cette approche, appelée pré-organisation moléculaire, utiliserait des polymères sur mesure pour générer l’arrangement souhaité. Les collaborations au sein du réseau de recherche «CataLight» sont cruciales pour le développement de cette technologie innovante.

Des matériaux alternatifs pour une production durable

Actuellement, la photosynthèse artificielle utilise le ruthénium, un métal précieux, comme catalyseur pour scinder l’eau en hydrogène et oxygène. Cependant, le ruthénium est rare et coûteux. L’équipe du Dr Schneidewind, composée de sept scientifiques, cherche à le remplacer par des matériaux alternatifs tels que le fer, qui est abondant et économique.

Parallèlement, les chercheurs s’efforcent d’élargir le spectre lumineux utilisé comme source d’énergie lors de la réaction. Le Dr Schneidewind précise : «L’idée est d’utiliser simultanément différentes gammes de lumière». Cette approche permettrait d’exploiter une plus grande partie du spectre solaire, augmentant ainsi l’efficacité du processus.

Perspectives et défis de la photosynthèse artificielle

Les applications potentielles de cette technologie sont vastes. On pourrait envisager des systèmes où l’eau circulerait à travers des films polymères exposés à la lumière du soleil, produisant de l’hydrogène qui serait ensuite collecté.

Toutefois, le Dr Schneidewind souligne la complexité de cette entreprise : «En matière de photosynthèse, les plantes ont une avance d’environ trois milliards d’années». Les subtilités de ce processus doivent être décryptées davantage pour créer une source d’énergie efficace.

Malgré les défis, cette recherche ouvre des perspectives prometteuses pour le développement de nouvelles technologies d’énergie propre, s’inspirant des processus naturels pour répondre aux besoins énergétiques futurs de manière durable.

Légende illustration : « Le Dr Jacob Schneidewind étudie le fractionnement de l’eau à l’aide de la lumière bleue. Image : Jens Meyer (Université d’Iéna) »