Une équipe de recherche dirigée par le professeur adjoint Shogo Mori et le professeur Susumu Saito à l'Université de Nagoya ont développé une méthode de photosynthèse artificielle qui utilise la lumière du soleil et de l'eau pour produire de l'énergie et des composés organiques précieux, y compris des matériaux pharmaceutiques, à partir de composés organiques déchets. Cette réalisation représente une étape importante vers l'énergie durable et la production chimique.
Les résultats ont été publiés dans Communications de la nature.
« La photosynthèse artificielle implique des réactions chimiques qui imitent la façon dont les plantes convertissent la lumière du soleil, l'eau et le dioxyde de carbone en glucose riche en énergie », a expliqué Saito. « Les déchets, qui sont souvent produits par d'autres processus, n'ont pas été formés; au lieu de cela, seules l'énergie et les produits chimiques utiles ont été créés. »
Leur technique, qu'ils appellent la photosynthèse artificielle dirigée vers la synthèse organique (APO), répond à tous les critères de la photosynthèse artificielle. Il représente un changement de paradigme dans le domaine de la photosynthèse artificielle en raison de son utilisation de la matière organique et de l'eau comme matières premières dans la réaction.
« La clé du succès d'APOS est les effets coopératifs de deux types de photocatalyseurs semi-conducteurs inorganiques », a déclaré Saito. « Les catalyseurs, respectivement, favorisent la décomposition de la matière organique des déchets et de l'eau à travers la division de l'eau, menant cette fois à la synthèse de composés organiques utiles et d'hydrogène » vert « . »
Les chercheurs décrivent un éventail d'applications pratiques pour leur découverte. Dans l'expérience, ils ont utilisé différentes matières premières organiques pour synthétiser plus de 25 produits d'alcool et d'éther distincts contenant un large éventail de groupes fonctionnels, y compris un analogue d'un antidépresseur et d'un médicament contre le rhume des foins.
La technique permet également la modification des matières organiques, qu'ils ont montrées en modifiant un médicament utilisé pour traiter les niveaux de lipides élevés dans le sang.
« Notre technique de pointe pourrait potentiellement produire des matériaux de carbone utiles sans former de dioxyde de carbone et de déchets », a déclaré Saito.
« Un exemple est l'acétonitrile que nous avons utilisé dans cette expérience en tant que matériau de départ. L'acétonitrile est un sous-produit généré pendant la production de masse industrielle de polymère et de nanofibres de carbone. L'utiliser dans APOS lui a permis de devenir un produit utile, réduisant potentiellement les déchets. »
Cette recherche marque le début d'un nouveau domaine de la photosynthèse artificielle pour la synthèse organique, et les résultats devraient contribuer à la production chimique médicale et agricole durable qui utilise des énergies renouvelables et des ressources telles que la lumière du soleil et l'eau.
