Photosynthèse artificielle au Brésil Imiter la nature Produire de l'électricité ou du combustible Casser les molécules d'eau Des matériaux naturels Les références Une photosynthèse plus efficace

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La petite histoire  Up Page Imiter la nature La capacité de photosynthèse des plantes a toujours intéressé les scientifiques, qui tentent de produire en laboratoire des matériaux artificiels disposant de propriétés similaires aux plantes. Un groupe de chercheurs de l'Institut de Chimie de l'Université d'Etat de Campinas (Unicamp) développe ainsi des matériaux avec une structure à l'échelle nanométrique capables de réaliser une photosynthèse artificielle produisant de l'énergie.

Comprendre simplement  Up Page Produire de l'électricité ou du combustible "A partir de l'état des connaissances actuelles du système de photosynthèse réalisé par les plantes, nous essayons de reproduire les points essentiels de la fonction photosynthétique avec des matériaux artificiels, produisant de l'énergie électrique et même du combustible à partir de l'énergie solaire." affirme Jackson Dirceu Megiatto Junior, professeur à l'Institut de Chimie de l'Unicamp.

Domaines de présence  Up Page Casser les molécules d'eau L'idée de développer la photosynthèse artificielle remonte au début du XXème siècle. Cependant, ce projet dans son ensemble n'a été rendu possible que récemment, suite à d'importantes avancées qui ont permis la synthèse en laboratoire de matériaux capables d'utiliser l'énergie solaire et l'eau pour générer de l'hydrogène et de l'oxygène. Parmi elles, on compte notamment le développement de matériaux catalyseurs qui, activés par l'énergie solaire, cassent les molécules d'eau pour les transformer en hydrogène et en oxygène.   Pour autant, les atomes d'hydrogène et d'oxygène se trouvant coincés entre les molécules d'eau, il fallait aussi trouver un matériau capable de les séparer de l'eau sans les dégrader, ce qui a longtemps été considéré comme l'étape de la photosynthèse la plus complexe à reproduire. C'est désormais chose faite avec le développement de nouveaux matériaux, comme les panneaux solaires en silice, capables d'induire ce procédé de "séparation de l'eau induite par la lumière solaire". Avec ces découvertes s'est aussi ouverte la perspective de connecter les matériaux photo-actifs à des cellules de combustible conventionnelles, c'est-à-dire des cellules électrochimiques convertissant l'énergie chimique en énergie électrique par la mise en contact d'hydrogène et d'oxygène pour former à nouveau de l'eau.   "Le défi est maintenant de connecter ces matériaux à une cellule de combustible. Si nous étions capables d'utiliser l'hydrogène et l'oxygène produits par ces nouveaux matériaux pour former une cellule de combustible, il sera possible de générer à nouveau de l'eau et de l'électricité et ainsi clôturer le cycle d'une photosynthèse artificielle." valide-t-il.

Son interprétation dans l'avenir  Up Page Des matériaux naturels Le matériel le plus prometteur trouvé à ce jour est la chlorophylle, un pigment photosynthétique qui, en plus de donner aux plantes leur couleur verte, est utilisé par ces dernières pour réaliser la photosynthèse. "Ces molécules sont la solution trouvée par la nature pour réussir à absorber l'énergie solaire. Cependant, le processus de synthèse chimique de ces dernières est lui aussi coûteux et difficile.", déclare le Pr. Megiatto.   Aussi pour contourner ces difficultés le chercheur a-t-il commencé à synthétiser dès son post-doctorat les molécules d'une chlorophylle artificielle, appelées les porphyrines. En plus d'être plus faciles à synthétiser que la chlorophylle naturelle, les molécules artificielles de ce pigment sont aussi plus faciles à être manipulées chimiquement, indique le Pr. Megiatto. "Nous avons une flexibilité beaucoup plus grande à mobiliser les matériaux photovoltaïques en utilisant de la porphyrine au lieu de la chlorophylle." "Avec les techniques de nano-ingénierie, nous pouvons optimiser les propriétés de ces molécules pour augmenter leur efficacité dans l'absorption de la lumière, par exemple." affirme-t-il.   Selon le Pr. Megiatto, l'autre avantage de la chlorophylle artificielle est la meilleure stabilité chimique des porphyrines. Si les molécules de chlorophylle naturelle restent stables à l'intérieur du milieu protéique de la photosynthèse naturelle, elles se dégradent par contre rapidement hors du milieu protéique. Or la porphyrine a déjà une tendance moindre à ce type de comportement. "Ces matériaux, quand ils sont connectés à des catalyseurs, se sont montrés très prometteurs pour la transformation d'énergie solaire en énergie chimique à travers l'oxydation de molécules d'eau, mais pour l'instant elles sont seulement étudiées en solution aqueuse et n'ont pas de dispositif de photosynthèse réel." déclare le Pr. Megiatto. "Ce que nous essayons de faire maintenant est de former un film polymérique photo-actif avec ces molécules de façon à développer un matériel solide et à le déposer sur des plaques métallique et semi-conductrices (des électrodes), nécessaires au fonctionnement d'une cellule solaire." détaille-t-il.

Les références  Up Page Réseau Pepe BE Brésil n°151 - 13 mai 2014 - 75877.htm   Pourquoi ce site Je crois que, si les êtres humains que nous sommes ne parviennent pas toujours à évoluer comme ils le souhaiteraient _à s'épanouir professionnellement, sentimentalement et sexuellement (ce que j'appelle les trois pôles d'intérêts) c'est parce qu'il y a des barrages qui entravent leur désir d'accéder à un rêve inachevé. Je pars du principe que tout est possible, à condition de s'entourer de gens qui nous poussent à croire en nous.   Contribuer au Réseau Pepe Ce site est avant tout une encyclopédie ouverte à l'imagination et au savoir, où chacun(e) d'entre vous peut participer. Si vous avez envie de partager une passion, ou si vous sentez le besoin de vous exprimer sur un point précis, je vous invite à m'adresser un e-mail (adresse électronique accessible sur ma page d'accueil).

Mais encore …  Up Page Une photosynthèse plus efficace Les plantes perdent une grande quantité d'énergie solaire durant le procédé de photosynthèse naturel. Comme elles ont besoin d'énergie pour subvenir à leurs besoins, se développer et se maintenir en vie, la canne à sucre par exemple n'utilise qu'une petite partie de l'énergie solaire pour fixer le gaz carbonique dans les sucres, souligne le Pr. Megiatto. "L'efficacité maximale de la photosynthèse naturelle est d'environ 10%" affirme-t-il. "Les plantes terrestres ont une efficacité photosynthétique inférieure à 1%, tandis que certaines algues sont capables de réaliser la photosynthèse avec une efficacité oscillant entre 4 et 5%".