fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche de l'Université Yale a mis au point un système de feuille artificielle solaire qui, sans électricité externe et entièrement alimenté par la lumière du soleil, convertit directement le dioxyde de carbone et l'eau en méthanol, offrant ainsi une nouvelle voie technique pour la photosynthèse artificielle.
Contrairement aux premiers systèmes de catalyse moléculaire qui ne produisaient que des produits simples comme le monoxyde de carbone, ce dispositif réalise la synthèse du méthanol via un chemin réactionnel complexe à six électrons, avec une efficacité de conversion de la lumière solaire en méthanol nettement supérieure à celle des systèmes de feuilles artificielles similaires. Le combustible liquide produit peut être stocké à long terme et transporté via les infrastructures existantes, conférant à cette technologie un avantage supplémentaire.
Ce projet est dirigé par l'Université Yale, en collaboration avec l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill, l'Université d'État de Caroline du Nord et l'Université de Pennsylvanie. Les travaux de recherche s'inscrivent également dans l'objectif global du « Centre pour les approches hybrides dans l'énergie solaire pour les carburants liquides » (Center for Hybrid Approaches in Solar Energy to Liquid Fuels, CHASE), financé par le gouvernement fédéral.
Le cœur catalytique de ce système de feuille artificielle intègre deux technologies développées depuis plusieurs années par l'équipe du professeur de chimie de Yale, Hailiang Wang. La première innovation est un catalyseur spécialisé lancé en 2019, préparé en fixant des molécules de phtalocyanine de cobalt sur des nanotubes de carbone, ces derniers agissant comme une « autoroute électronique » pour fournir en continu des électrons aux sites actifs. La deuxième avancée est une nouvelle photoélectrode développée par l'étudiant doctorant Bo Shang, utilisant de minuscules structures de silicium en forme de piliers recouvertes d'un matériau carboné de type fullerène, améliorant ainsi la séparation des charges et l'efficacité du transport des électrons, tout en augmentant la surface réactionnelle.
L'équipe de recherche indique que ces deux sous-systèmes constituent ensemble l'un des dispositifs de conversion photocatalytique du méthanol à base de silicium les plus efficaces jamais rapportés. Bo Shang, qui a passé cinq ans à développer ce système autonome dans le cadre du programme CHASE, a déclaré avoir généré un combustible utilisable à partir de la lumière du soleil, de l'eau et du dioxyde de carbone.
Actuellement, l'équipe continue d'optimiser la conception de la feuille artificielle pour améliorer son efficacité et sa durabilité. À l'avenir, cette technologie pourrait soutenir les efforts de recyclage industriel du carbone et fournir des carburants liquides régénératifs à plus faibles émissions pour les secteurs des transports et de l'industrie. Les scientifiques estiment que des obstacles techniques majeurs subsistent avant un déploiement commercial, mais ce résultat démontre une voie viable pour faire passer la photosynthèse artificielle du laboratoire à une technologie énergétique évolutive.
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