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    Photochimie solaire écoénergétique avec concentrateurs solaires luminescents

    Crédit :Wiley

    Le soleil est la source d'énergie la plus durable disponible sur notre planète et pourrait être utilisé pour alimenter des réactions photochimiques. Dans la revue Angewandte Chemie , les scientifiques présentent une approche largement applicable, photomicroréacteur économique. Il est basé sur des concentrateurs solaires luminescents, quelle récolte, convertir, et rendre les photons disponibles pour les réactions chimiques. Ainsi, les chercheurs ont pu synthétiser diverses substances, dont deux produits pharmaceutiques.

    À ce jour, les recherches sur l'utilisation de la lumière solaire se sont concentrées sur l'électricité solaire, solaire thermique, et les combustibles solaires, tandis que la synthèse de produits chimiques à l'énergie solaire en est encore à ses balbutiements. L'énergie lumineuse peut alimenter des réactions chimiques; par exemple, en déplaçant un catalyseur dans un état excité et en accélérant ainsi une réaction ou même en la rendant possible en premier lieu. Cependant, le soleil comme source lumineuse est désavantageux à certains égards car la majeure partie de l'irradiance spectrale solaire (le flux radiant reçu par une surface par unité de surface) se situe dans le domaine visible relativement étroit. De plus, les fluctuations d'éclairement sont causées par des phénomènes tels que le passage des nuages.

    Les scientifiques de l'Université de technologie d'Eindhoven (Pays-Bas) et du Max-Planck Institute of Colloids and Interfaces (Potsdam, Allemagne) montrent maintenant pour la première fois qu'un ensemble diversifié de transformations photoniques peut être efficacement alimenté par l'irradiation solaire. Le secret du succès réside dans leur conception spéciale, photomicroréacteur économique basé sur des concentrateurs solaires luminescents (LSC).

    Les LSC sont constitués de plaques de guidage de la lumière en polyméthacrylate de méthyle (PMMA) dopé avec des luminophores spéciaux qui capturent les photons du spectre solaire et les libèrent ensuite sous forme de fluorescence avec des caractéristiques de longueur d'onde plus longue à utiliser par le luminophore. De cette façon, la lumière du soleil est concentrée dans une plage de longueurs d'onde étroite, et les fluctuations de la distribution spectrale dépendantes de la lumière du jour et des conditions météorologiques deviennent négligeables.

    De minuscules canaux en polymère résistant aux solvants sont intégrés dans les dalles LSC, qui contiennent le mélange réactionnel. Un capteur de lumière qui surveille l'intensité lumineuse est connecté à un circuit intégré qui ajuste de manière autonome le débit du mélange :plus l'intensité lumineuse est faible, plus le mélange passe lentement dans le canal, recevant ainsi la dose de lumière nécessaire pour un rendement de réaction adéquat. En faisant ainsi, les fluctuations du rayonnement solaire sont compensées et la qualité du produit reste constante.

    Le choix des luminophores dopants dépend de la longueur d'onde nécessaire à l'excitation du catalyseur. L'équipe dirigée par Timothy Noël a généré du rouge, vert, et les réacteurs LSC bleus pour les réactions catalysées par les photocatalyseurs bleu de méthylène pour le dispositif rouge, l'éosine Y et la rose du Bengale pour le vert, et des complexes métalliques à base de ruthénium pour le réacteur bleu. « En utilisant ces appareils, nous avons réussi à synthétiser l'ascaridole, un médicament anti-parasitaire, et un intermédiaire de l'artémisinine, un médicament antipaludéen, en plus des autres, " précise Noël. " Une approche de production à base solaire présente un grand intérêt pour des produits à haute valeur ajoutée, comme la chimie fine, médicaments, et parfums. Il serait particulièrement adapté aux paramètres de ressources limités. »


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