Il est maintenant bien connu que les combustibles fossiles ne peuvent pas représenter l'avenir énergétique de notre planète. Leur impact environnemental est dévastateur, de sorte que la science continue de rechercher des alternatives accessibles et plus efficaces. Une nouveauté intéressante vient de chercheurs de l'Université de Harvard, qui ont développé une feuille bionique , qui simule la photosynthèse de la chlorophylle et permet à l'énergie solaire d'être convertie en carburant liquide .
«C'est un véritable système de photosynthèse artificielle . Auparavant, la photosynthèse artificielle était utilisée pour diviser l'eau, mais il s'agit d'un système complet de A à Z: nous sommes allés bien au-delà de l'efficacité de la photosynthèse dans la nature », explique Daniel Nocera, professeur à l'Université Harvard et co-auteur de la recherche. Les résultats de l'étude, intitulée «Système de fractionnement de l'eau-biosynthétique avec une efficacité de réduction du CO2 dépassant la photosynthèse» , ont été publiés dans Science.
Comme vous le savez bien, la photosynthèse est un processus biochimique, réalisé par des plantes alimentées en chlorophylle, qui grâce à l'action de la lumière du soleil permet de transformer l'eau et le dioxyde de carbone en composés organiques , essentiels à la vie des plantes et des animaux. La feuille artificielle développée par les chercheurs reproduit ce processus, car elle utilise l'énergie solaire pour décomposer les molécules d'eau et les bactéries qui se nourrissent d'hydrogène pour produire un biocarburant liquide . La différence significative réside dans les résultats, considérant que ce dispositif de conversion de l'énergie solaire en biomasse a un rendement de 10% ,bien au-dessus de 1% pouvant être obtenu dans la nature avec les plantes à croissance la plus rapide.
«Si on y pense, la photosynthèse est incroyable: elle prend la lumière du soleil, de l'eau et de l'air et donne vie à un arbre. C'est ce que nous faisons, quoique de manière plus efficace, car nous transformons toute cette énergie en carburant », explique Nocera.
La feuille bionique représente l'évolution d'un long chemin de recherche . Le premier dispositif développé, bien que capable d'utiliser l'énergie solaire pour produire un alcool (isopropanol), avait en effet rencontré de nombreuses limites dans le catalyseur utilisé pour déclencher la réaction. Afin d'obtenir de l'hydrogène dans la première phase du procédé, les chercheurs ont eu recours à un alliage de nickel, de molybdène et de zinc , qui a montré l'inconvénient de produire des espèces réactives de l'oxygène , nocives pour les bactéries auxquelles la deuxième phase a été attribuée. Pour éviter ce problème, l'équipe de recherche a donc été contrainte de faire fonctionner le système à des tensions trop élevées, ce qui réduit considérablement l'efficacité de l'appareil.
Le nouveau système a pu surmonter cette criticité grâce à l'utilisation d'un catalyseur en alliage cobalt-phosphore , qui ne produit pas d'espèces réactives de l'oxygène et permet donc d'abaisser la tension, augmentant le rendement à 10%. Les avantages ne s'arrêtent pas là, car ces nouveaux catalyseurs sont 100% biologiquement compatibles et produisent d'autres carburants (les deux alcools isobutanol et isopentanol), ainsi qu'un plastique biodégradable , résultat du travail des bactéries.
Si les chercheurs sont convaincus que l'efficacité de la feuille bionique peut être encore augmentée, l'appareil semble prêt à être testé dans des applications commerciales , sans oublier son importance dans le domaine humanitaire . Selon Nocera, la feuille bionique est une découverte importante qui démontre comment de meilleurs résultats peuvent être obtenus que la photosynthèse elle-même. Le but est maintenant de le diffuser également dans les pays en développement , en laissant les schémas habituels de transfert de technologie.
De la lumière du soleil naît un biocarburant alternatif aux énergies fossiles, appelé à protéger l'environnement et à améliorer la qualité de vie des populations les plus nécessiteuses.
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