Un réacteur solaire convertit les déchets plastiques en hydrogène

Des chercheurs de l’Université de Cambridge ont présenté un réacteur solaire d’un mètre carré capable de produire de l’hydrogène à partir de déchets plastiques. Testé pour la première fois en conditions extérieures, ce dispositif utilise un procédé de fabrication par pulvérisation compatible avec une production industrielle.

Un panneau de verre d’environ un mètre carré, une couche de catalyseur déposée au pistolet à peinture, et la lumière naturelle du soleil. Ces trois éléments suffisent au réacteur conçu par l’équipe du professeur Erwin Reisner, au département de chimie Yusuf Hamied de l’Université de Cambridge, pour générer de l’hydrogène tout en décomposant des polymères plastiques. Les résultats, publiés le 24 juin dans Nature Chemical Engineering, marquent la première démonstration en extérieur de cette technologie avec des techniques de fabrication adaptées à une montée en échelle.

Du laboratoire au parking

Le dispositif ne ressemble en rien à un panneau solaire classique. Il ne produit pas d’électricité mais déclenche une réaction chimique double : d’un côté, des polymères issus de bouteilles en PET et de la cellulose sont fractionnés ; de l’autre, des molécules d’eau sont scindées pour libérer de l’hydrogène pur. Les versions antérieures du réacteur, limitées à des prototypes de 25 centimètres, nécessitaient des températures élevées, des produits chimiques agressifs ou des méthodes complexes de suspension de particules, autant d’obstacles à une utilisation hors du laboratoire.

Ariffin Bin Mohamad Annuar, co-premier auteur de l’étude, résume la difficulté rencontrée : « Quand nous avons commencé à essayer de mettre cette technologie à l’échelle, nous avons très vite réalisé que ce qui paraît simple à petite échelle ne l’est absolument pas quand on cherche à le produire en grande quantité. On ne peut pas avoir d’immenses cuves de solution pour fabriquer ces panneaux, ce n’est tout simplement pas envisageable. »

Un procédé de pulvérisation à température ambiante

La réponse des chercheurs tient dans un procédé de dépôt par pulvérisation. Une couche photoabsorbante, puis un catalyseur à base de cobalt et de zirconium, sont appliqués sur des panneaux de verre à température ambiante, avec un équipement comparable à un pistolet de peinture domestique. Le groupe du professeur Dominic Wright a synthétisé le précurseur moléculaire, que l’équipe du professeur Reisner a ensuite chargé dans le pulvérisateur.

Mohamad Annuar décrit la procédure avec sobriété : « On a juste ce grand panneau, on y pulvérise notre catalyseur, on le plonge dans notre solution, on l’expose au soleil, et ça produit de l’hydrogène et d’autres produits chimiques de valeur uniquement à partir de déchets plastiques. C’est tout simplement simple et évolutif. »

Une première analyse de coûts

Les essais, menés en extérieur au département de chimie de Cambridge, ont démontré une production d’hydrogène à partir de cellulose et de plastique PET sous lumière solaire naturelle. Parallèlement, les chercheurs ont publié ce qu’ils présentent comme la première analyse de coûts pour ce type de technologie, détaillant les conditions concrètes d’un déploiement commercial.

Au-delà de la preuve technique, elle fournit un cadre chiffré pour évaluer la viabilité industrielle du procédé. La production d’hydrogène par voie solaire s’inscrit dans une recherche plus large de procédés décarbonés. Contrairement à l’électrolyse classique, qui requiert une alimentation électrique, le réacteur cambridgien tire parti directement du rayonnement solaire pour alimenter la réaction chimique. L’utilisation de déchets comme matière première ajoute une dimension de circularité au procédé.

Les verrous techniques restants

La méthode de dépôt par pulvérisation réduit les coûts de production, mais l’équipe reconnaît que la durabilité du catalyseur et l’efficacité de conversion doivent encore progresser avant d’envisager une production commerciale. Un brevet a été déposé via Cambridge Enterprise, la structure de valorisation de l’université. Les travaux ont été partiellement financés par le département britannique des Sciences, de l’Innovation et de la Technologie, la Royal Academy of Engineering et Petronas.

Article : « ‘Photoreforming of solid waste on 1 m2 scale using single-source precursor-derived co-catalyst films » – DOI : 10.1038/s44286-026-00406-y

Source : Cambridge U.