Décarboner l'économie et réussir la transition des énergies fossiles vers les énergies renouvelables est l'un des défis mondiaux les plus urgents du 21e siècle. L'hydrogène peut jouer un rôle clé dans ce processus en tant que véhicule énergétique prometteur et neutre pour le climat. Encore, l'économie dite verte de l'hydrogène exige que la production d'hydrogène repose exclusivement sur des énergies renouvelables. En outre, il ne doit idéalement pas utiliser de catalyseurs métalliques coûteux et rares, dont la production a de graves conséquences environnementales. Pour relever ce défi, Les chercheurs d'ITQB NOVA, Inês Cardoso Pereira et Mónica Martins, travaillent sur une technologie innovante pour produire de l'hydrogène à partir de la lumière à l'aide de micro-organismes non photosynthétiques.

L'hydrogène offre de nouvelles possibilités passionnantes en tant que véhicule énergétique, mais la production d'hydrogène d'aujourd'hui se fait encore principalement à partir de combustibles fossiles. D'autre part, l'énergie solaire est la source idéale la plus abondante et ultime, parmi diverses options renouvelables. Ainsi, des stratégies durables utilisant la conversion directe de l'énergie solaire en combustibles précieux comme l'hydrogène sont nécessaires de toute urgence.

Dans une étude maintenant publiée dans Angewandte Chemie Édition Internationale , les scientifiques décrivent une nouvelle approche basée sur des systèmes biohybrides. Ceux-ci combinent des bactéries non photosynthétiques à haute production d'hydrogène avec des nanoparticules semi-conductrices de sulfure de cadmium (CdS) autoproduites qui sont très efficaces pour capturer la lumière. "Le développement de biohybrides est un nouveau domaine de recherche très excitant, où nous pouvons combiner la haute efficacité catalytique et la spécificité des systèmes biologiques avec des matériaux synthétiques qui ont des performances exceptionnelles dans la capture des énergies solaires ou électriques" souligne Inês Cardoso Pereira, chef du Laboratoire de métabolisme énergétique bactérien. « Ce domaine est en pleine croissance et l'approche la plus prometteuse est de combiner des micro-organismes intacts avec des nanoparticules produites à leur surface, qui permet un transfert d'énergie direct entre eux".

Les chercheurs ont étudié la production d'hydrogène induite par la lumière par des biohybrides basés sur plusieurs bactéries. Tous les biohybrides générés ont produit H 2 de la lumière, mais celui utilisant Desulfovibrio desulfuricans, une bactérie présente dans les sols, présenté une activité exceptionnelle. Cette bactérie contient des niveaux élevés d'hydrogénases, les enzymes impliquées dans la production d'hydrogène, et sont efficaces pour produire des nanoparticules de sulfure extracellulaires. Ces nanoparticules autoproduites captent la lumière, que la bactérie peut ensuite utiliser pour produire H 2 . Les résultats révèlent que les hybrides D. desulfuricans-CdS présentent un taux élevé de H 2 activité de fabrication, une grande stabilité et une efficacité remarquable dans l'utilisation directe de l'énergie solaire, même en l'absence de médiateurs coûteux et toxiques.

L'utilisation de micro-organismes et de matériaux de récolte de lumière autoproduits est une approche peu coûteuse et durable pour générer des carburants. "Ce nouveau système biohybride est un bon candidat pour le développement d'un prototype de bioréacteur pour un H plus vert 2 production », explique Monica Martins.