Les nanoparticules de cuivre et de platine ajoutées à la surface d'un photocatalyseur à l'oxyde de titane bleu améliorent considérablement sa capacité à recycler le dioxyde de carbone atmosphérique en carburants hydrocarbonés.

Le photocatalyseur modifié a été développé et testé par des chercheurs du Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), avec des collègues en Corée, Japon, et les États-Unis. Il a converti la lumière du soleil en carburant avec une efficacité de 3,3% sur des périodes de 30 minutes. Cette « efficacité de la photoconversion » est une étape importante, les chercheurs rapportent dans leur étude publiée dans la revue Sciences de l'énergie et de l'environnement , car cela signifie que l'utilisation à grande échelle de cette technologie devient une perspective plus réaliste.

Les photocatalyseurs sont des matériaux semi-conducteurs qui peuvent utiliser l'énergie de la lumière du soleil pour catalyser une réaction chimique. Les scientifiques étudient leur utilisation pour piéger le dioxyde de carbone nocif de l'atmosphère comme l'un des nombreux moyens d'atténuer le réchauffement climatique. Certains photocatalyseurs sont testés pour leur capacité à recycler le dioxyde de carbone en hydrocarbures comme le méthane, principal composant du gaz naturel. La combustion du méthane libère moins de dioxyde de carbone dans l'atmosphère par rapport aux autres combustibles fossiles, ce qui en fait une alternative intéressante. Mais les scientifiques ont eu du mal à fabriquer des photocatalyseurs qui produisent un rendement suffisamment important de produits hydrocarbonés pour que leur utilisation soit pratique.

Le professeur Su-Il In du département des sciences et de l'ingénierie de l'énergie de la DGIST et ses collègues ont modifié un photocatalyseur d'oxyde de titane bleu en ajoutant des nanoparticules de cuivre et de platine à sa surface.

Le cuivre a une bonne adsorption du dioxyde de carbone tandis que le platine est très efficace pour séparer les charges indispensables générées par l'oxyde de titane bleu de l'énergie du soleil.

L'équipe a développé une configuration unique pour mesurer avec précision l'efficacité de la photoconversion du catalyseur. Le catalyseur a été placé dans une chambre qui a reçu une quantité quantifiable de lumière artificielle du soleil. Le gaz carbonique et la vapeur d'eau se sont déplacés à travers la chambre, passant sur le catalyseur. Un analyseur a mesuré les composants gazeux sortant de la chambre à la suite de la réaction photocatalytique.

Le catalyseur à l'oxyde de titane bleu convertit l'énergie de la lumière du soleil en charges qui sont transférées aux molécules de carbone et d'hydrogène dans le dioxyde de carbone et l'eau pour les convertir en gaz méthane et éthane. L'ajout de nanoparticules de cuivre et de platine à la surface du catalyseur s'est avéré améliorer considérablement l'efficacité de ce processus.

"Le photocatalyseur a un rendement de conversion très élevé et est relativement facile à fabriquer, le rendant avantageux pour la commercialisation, " dit le professeur In. "

L'équipe prévoit de poursuivre ses efforts pour améliorer encore l'efficacité de la photoconversion du catalyseur, pour le rendre suffisamment épais pour absorber toute la lumière incidente, et d'améliorer son intégrité mécanique pour permettre une manipulation plus facile.