Les chercheurs ont développé un prototype de système qui reproduit la photosynthèse pour générer du méthane à partir de la lumière du soleil, de l’eau et du CO2. Cette innovation marque une étape importante vers la production de carburants durables et la réduction de la dépendance aux combustibles fossiles non renouvelables.
Les panneaux solaires, qui exploitent l’énergie du soleil pour produire de l’électricité, sont de plus en plus répandus. Alors que les humains maîtrisent encore la conversion de l’énergie solaire en carburant, les plantes l’ont perfectionné depuis longtemps grâce à photosynthèse. Récemment, des chercheurs ont rapporté dans ACS Ingénierie Au ont reproduit ce processus naturel pour créer du méthane, un carburant à haute énergie, à partir du dioxyde de carbone (CO2), l’eau et la lumière du soleil. Leur système prototype innovant pourrait contribuer à ouvrir la voie au remplacement des combustibles fossiles non renouvelables.
Le potentiel du méthane comme source d’énergie renouvelable
Bien que le méthane soit un puissant gaz à effet de serre, il s’agit également d’un carburant très dense en énergie et du principal composant du gaz naturel. Les combustibles fossiles, y compris le gaz naturel, mettent des millions d’années à se former, et leur extraction de l’environnement peut avoir des effets néfastes. Trouver des méthodes permettant de produire du méthane à partir de sources d’énergie renouvelables pourrait contribuer à réduire au fil du temps le besoin de combustibles fossiles non renouvelables.
Le soleil est une source d’énergie durable et abondante fournie quotidiennement à la Terre. Les humains ont essayé d’exploiter cette ressource avec des panneaux solaires, mais les plantes l’ont déjà compris, en utilisant la lumière du soleil pour alimenter la photosynthèse et convertir le CO.2 et de l’eau en oxygène et en sucres pour les utiliser comme carburant plus tard.
Auparavant, Kazunari Domen et ses collègues avaient développé un système utilisant la lumière du soleil pour diviser l’eau en hydrogène et oxygène gazeux. Ils voulaient désormais faire évoluer le processus pour imiter davantage la photosynthèse, en intégrant le CO2 de stocker l’énergie solaire dans le méthane, tout en utilisant des matériaux rentables et facilement évolutifs.
Développement d’un prototype pour la production de méthane
L’équipe a créé un ensemble de cellules de réaction, similaires aux panneaux solaires, chacune recouverte d’un titanate de strontium dopé à l’aluminium (SrTiO3) photocatalyseur pour aider à alimenter la réaction. Ces cellules recouvertes ont été remplies d’eau et placées au soleil. Dans ces conditions, l’eau s’est divisée en hydrogène et oxygène gazeux, qui ont été séparés, et l’hydrogène gazeux purifié a été introduit dans la deuxième partie du système. Dans la deuxième chambre, l’hydrogène gazeux a réagi avec le CO2formant du méthane et de l’eau, cette dernière étant recyclée dans la première étape avec le photoréacteur.
Ensuite, ils ont créé un ensemble de cellules de 130 pieds carrés – à peu près la taille d’une petite chambre – qui ont fonctionné en continu pendant trois jours dans diverses conditions météorologiques. Bien que prometteuse, l’équipe reconnaît que l’efficacité des systèmes de photosynthèse artificielle doit s’améliorer avant que ces dispositifs puissent devenir des options viables pour la production d’électricité à grande échelle. Les chercheurs affirment que ce système de validation de principe pourrait être adapté pour aider à produire des précurseurs de plastiques ou d’autres matières premières chimiques, ainsi qu’à grande échelle pour produire de plus grandes quantités de biocarburants durables.
Les auteurs reconnaissent le financement de l’Association japonaise de recherche technologique sur les processus chimiques photosynthétiques artificiels et du Conseil européen de l’innovation. Certains auteurs sont des employés d’INPEX Corporation, une société d’exploration et de production pétrolière et gazière.
