Des chercheurs coréens s'efforcent de transformer la technologie de la photosynthèse artificielle en réalité pour atteindre la neutralité carbone ou atteindre une valeur d'émission nette de carbone de zéro. La photosynthèse artificielle est une technologie qui imite la photosynthèse naturelle en utilisant l'énergie solaire reçue pour convertir le dioxyde de carbone en composés de haute valeur tels que l'éthylène, méthanol, et l'éthanol. Cependant, les contraintes économiques et techniques n'ont permis aux recherches pertinentes de progresser que dans des conditions de laboratoire; cette recherche a été classée dans les domaines de la recherche sur les cellules solaires et de la recherche sur la conversion du dioxyde de carbone. La recherche à petite échelle dans des conditions de laboratoire sur la mise en œuvre de la photosynthèse artificielle implique qu'il reste encore de nombreux obstacles à surmonter pour réaliser des applications pratiques.

Il a été rapporté que l'équipe de recherche dirigée par le Dr Hyung Suk Oh et le Dr Woong Hee Lee du Clean Energy Research Center de l'Institut coréen des sciences et de la technologie en collaboration avec le Dr Jae Soo Yoo de l'Université Kyung Hee a développé une taille nanométrique électrodes de catalyseur en forme de branche de tungstène-argent qui peuvent acquérir du monoxyde de carbone avec des rendements élevés à partir du système de conversion électrochimique du dioxyde de carbone. Ceux-ci peuvent également être utilisés pour combiner le système de conversion de dioxyde de carbone avec des cellules solaires au silicium afin d'obtenir un système de photosynthèse artificielle à grande échelle pouvant fonctionner dans des environnements solaires réels.

Le catalyseur développé peut être appliqué aux systèmes de production de monoxyde de carbone qui fonctionnent en convertissant le dioxyde de carbone gazeux en monoxyde de carbone; ceux-ci ont montré une augmentation de plus de 60% du rendement en monoxyde de carbone que le catalyseur à l'argent conventionnel et sont restés stables même après 100 h d'expérimentation. Par ailleurs, l'efficacité et la durabilité améliorées du premier du point de vue du matériau catalytique ont été étudiées à l'aide de la microscopie électronique et de l'analyse en temps réel, et il a été découvert que la structure tridimensionnelle du catalyseur et la structure cristalline de la forme ramifiée contribuaient au rendement élevé.

Les chercheurs ont en outre utilisé ledit catalyseur pour développer un système de photosynthèse artificielle en combinant un système de conversion de dioxyde de carbone avec 120 cm ² cellules solaires au silicium commercialisées, et le système fonctionnait sans problème. Ce système a présenté une efficacité de conversion élevée de la lumière du soleil en composé de 12,1%, qui est la valeur la plus élevée rapportée pour tous les systèmes de photosynthèse artificielle basés sur des cellules solaires au silicium développées à ce jour. Le système a également réussi à convertir le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone avec une efficacité élevée uniquement en présence de la lumière du soleil dans un environnement extérieur.

Le Dr Hyung Suk Oh de KIST a déclaré qu'ils "ont développé un système de photosynthèse artificielle significatif qui fonctionne directement grâce à la lumière du soleil dans des environnements solaires réels en utilisant des cellules solaires en silicium commercialisées. Si la technologie de photosynthèse artificielle à haute efficacité peut être mise en pratique sur la base de cette étude, nous pouvons réduire les émissions de gaz à effet de serre en transformant le dioxyde de carbone qui s'échappe des aciéries et des usines pétrochimiques en monoxyde de carbone, et nous pouvons produire des composés chimiques de base fabriqués dans des usines pétrochimiques grâce à la méthode de photosynthèse artificielle, ce qui implique la neutralité carbone."

Les résultats de cette étude ont été publiés dans le dernier numéro de Catalyse appliquée B :Environnement .