Panasonic annonce avoir développé un système de photosynthèse artificielle capable de convertir le dioxyde de carbone (CO2) en matériaux organiques en irradiant avec la lumière du soleil à une efficacité maximale mondiale de 0,2 %.
Ce développement a été présenté partiellement au 19ème Congrès international sur la conversion et le stockage de l’énergie solaire qui s’est déroulé à Pasadena, aux États-Unis, le 30 juillet 2012.
L’efficacité serait d’un niveau comparable aux plantes naturelles qui tirent l’énergie de la biomasse. La clé du système reposerait sur l’utilisation d’un semi-conducteur au nitrure qui rend le système simple et efficace. Ce développement servira ensuite de base pour la réalisation d’un système de capture et de conversion du dioxyde de carbone résiduaire généré par des incinérateurs, des centrales électriques, ou encore des activités industrielles.
Les émissions de CO2, l’une des substances responsables de l’effet de serre sont directement liées à la problématique de la consommation des combustibles fossiles. Par conséquent, des mesures pourraient êtres prises à l’échelle mondiale pour réduire les émissions de CO2. Et la photosynthèse artificielle par la conversion directe du CO2 en matériaux organiques, pourrait résoudre une partie de ces problèmes.
Dans les approches précédentes, les systèmes avaient jusqu’ici des structures complexes telles que des complexes organiques ou des photo-électrodes plurielles, et il était donc difficile d’améliorer leur efficacité en réponse à la lumière. Le système de photosynthèse artificielle de Panasonic possède une structure simple réalisant une conversion "extrêmement" efficace du CO2 qui peut soit utiliser la lumière directe du soleil, soit une lumière focalisée.
Les chercheurs ont réalisé en premier lieu qu’un semi-conducteur au nitrure était capable d’exciter les électrons avec une énergie suffisamment haute pour la réaction réductive du CO2. Les semi-conducteurs au nitrure ont attiré l’attention pour leurs applications potentielles dans des dispositifs optiques et électriques extrêmement efficaces pour économiser l’énergie. Il s’est avéré toutefois que leur potentiel s’étendait au-delà des dispositifs solides ; plus spécifiquement, ils peuvent servir de photo-électrode pour réduire le CO2. En créant une structure à l’aide du processus à couche fine pour semi-conducteurs, la performance en tant que photo-électrode semble avoir été améliorée considérablement.
La réduction du CO2 se produit sur un catalyseur métallique à l’extrémité opposée de la photo-électrode en semi-conducteur au nitrure. Le catalyseur métallique joue un rôle important dans la sélection et l’accélération de la réaction. Ici, il est noté que le système est uniquement constitué de matériaux inorganiques qui peuvent réduire le CO2 avec une faible perte d’énergie. Pour cette raison explique Panasonic, la quantité de produits de réaction est exactement proportionnelle à l’énergie lumineuse : "C’est l’un des mérites de ce système entièrement inorganique tandis que certains systèmes conventionnels ne peuvent pas suivre l’énergie lumineuse en général à cause de leurs processus internes ou externes cinétiquement limitant dans les structures complexes."
Le système à semi-conducteur au nitrure et catalyseur métallique génère principalement de l’acide formique à partir du CO2 et de l’eau avec de la lumière à une efficacité maximale mondiale de 0,2 %. L’efficacité est d’un niveau comparable aux plantes réelles utilisées dans la source d’énergie de la biomasse. L’acide formique est un produit chimique important de l’industrie des colorants et des parfums. La cinétique de réaction est complètement proportionnelle à l’énergie lumineuse en raison de la faible perte d’énergie avec une structure simple ; autrement dit, le système peut répondre à une lumière focalisée. Cela devrait permettre de réaliser un système simple et compact de capture et de conversion du dioxyde de carbone résiduaire provenant d’incinérateurs et de centrales électriques.
Dit comme ca (0.2%), ca ne parait pas terrible. Mais si ca marche vraiment de facon proportionnelle a l’apport de lumiere, c’est vraiment revolutionnaire. Ce systeme pourrait rapidement supplanter les autres projets de capture de CO2.
Je crois que l’acide formique pourrait aussi être utilisé comme carburant des piles à combustible. Donc ce serait un double avantage.
Là ou l’homme rejoint les modes de conceptions » naturels », ce qui aurait toujours du exister…
Ça relance l’idée de l’acide formique, par contre si le CO² est capturé à la sortie des incinérateurs ou centrales à gaz/charbon, ça n’apporte rien au niveau du réchauffement climatique … à moins bien sûr de réinjecter l’acide dans les vieux gisements de gaz où pétrole mais, qui le ferais si l’acide devient un carburant.
Ne pourrait-on pas transformer l’acide formique en un carburant qui pourrait bruler dans la-dite centrale thermique? On aurait un ainsi un cycle ferme ou presque.
L’acide formique n’est qu’un vecteur d’énergie, il faut lui en donner pour le fabriquer (encore plus pour le transformer en carburant). L’énergie récupérée pas sa combustion sera toujours inférieure à celle nécessaire pour le fabriquer, donc si on a une installation solaire pour fabriquer de l’acide, ça ne sert à rien de le bruler sur place pour faire du courant où de la chaleur, dans ce cas autant utiliser directement l’énergie solaire. L’utilité du système c’est surtout de stocker les excédants et surtout d’en faire un carburant stable et dense en énergie pour alimenter les futures voitures ou groupes électrogènes à pile à combustible. Une centrale pourrais réutiliser l’énergie stocker sous cette forme (ou une autre) mais elle devrait stocker le CO² sous pression en attendant qu’il y ait à nouveau du soleil pour le transformer ou l’expédier vers une central capable de le faire. Le cycle fermé est donc peu probable et certainement peu rentable, le mieux à mon humble avis c’est que le CO² provienne de biomasse renouvelable. Dans ce cas qu’importe ou il est libéré il finira par être réabsorbé par la végétation.
Si le rendement de ce système est équivalent aux plantes naturelles, quel est l’interêt de tout cela? Plantons des arbres
L’intérêt c’est d’avoir un carburant directement utilisable est pas une matière première qu’il faudra ensuite transformer. Et aussi de pouvoir en produire n’importe où, en plein désert par exemple là où les arbres ne poussent pas.
@ chiedo : Sauf que si les arbres ne poussent pas dans le désert, c’est entre autres à cause du manque d’eau, or l’eau est aussi nécessaire pour ce système. Par ailleurs quel est le métal utiliser pour le catalyseur? Si c’est du platine ou du ruthénium, on est loin d’une solution d’avenir à grande échelle… Tout ça pour dire qu’en attendant, planter des arbres semblent être une bonne idée!
« planter des arbres », est assurèment une bonne idéee au bémol près de ne pas planter n’importe quoi n’importe où et n’importe comment, sous le seul pretexte que ce sont « des arbres »…
Je ne dit pas le contraire, mais je ne vois pas en quoi cette technologie entre en compétition avec la plantation d’arbres …. en tout cas pas plus que l’installation de panneaux solaire. De plus le système combine de l’eau et du CO² directement, Mes sources sont un peu approximatives mais il faut manifestement plusieurs centaines de litres d’eau pour 1 Kg de blé …. alors vous voyez que si le problème c’est l’eau on ferais mieux de planter des usines plutôt que des arbres ( là ou ça ne pousse pas tout seul évidement ! moi aussi j’aime les forêts … ).
çà veut dire quoi ? ON dirait de l’anglais mal traduit ?
J’approuve, cette découverte mériterait certainement un prix nobel. J’irai m’y intéresser de beaucoup plus prés ! Au diable le photovoltaique…