Installation expérimentale à deux électrodes montrant la cellule photoélectrochimique illuminée avec de la lumière solaire simulée. Crédit :Katarzyna Sokó ?
La quête de nouvelles façons d'exploiter l'énergie solaire a fait un pas en avant après que les chercheurs ont réussi à diviser l'eau en hydrogène et en oxygène en modifiant la machinerie photosynthétique des plantes.
La photosynthèse est le processus utilisé par les plantes pour convertir la lumière du soleil en énergie. L'oxygène est produit comme sous-produit de la photosynthèse lorsque l'eau absorbée par les plantes est « divisée ». C'est l'une des réactions les plus importantes de la planète car elle est à l'origine de la quasi-totalité de l'oxygène de la planète. L'hydrogène qui est produit lorsque l'eau est divisée pourrait potentiellement être une source d'énergie renouvelable verte et illimitée.
Une nouvelle étude, dirigé par des universitaires du St John's College, Université de Cambridge, utilisé la photosynthèse semi-artificielle pour explorer de nouvelles façons de produire et de stocker l'énergie solaire. Ils ont utilisé la lumière naturelle du soleil pour convertir l'eau en hydrogène et en oxygène à l'aide d'un mélange de composants biologiques et de technologies artificielles.
La recherche pourrait maintenant être utilisée pour révolutionner les systèmes utilisés pour la production d'énergie renouvelable. Un nouveau papier, Publié dans Énergie naturelle , décrit comment les universitaires du laboratoire Reisner de Cambridge ont développé leur plate-forme pour réaliser un fractionnement de l'eau à énergie solaire sans assistance.
Leur méthode a également réussi à absorber plus de lumière solaire que la photosynthèse naturelle.
Katarzyna Sokó ?, premier auteur et Ph.D. étudiant au St John's College, a déclaré:"La photosynthèse naturelle n'est pas efficace car elle a évolué simplement pour survivre, elle produit donc la quantité minimale d'énergie nécessaire, environ 1 à 2% de ce qu'elle pourrait potentiellement convertir et stocker."
La photosynthèse artificielle existe depuis des décennies, mais elle n'a pas encore été utilisée avec succès pour créer de l'énergie renouvelable car elle repose sur l'utilisation de catalyseurs, qui sont souvent coûteux et toxiques. Cela signifie qu'il ne peut pas encore être utilisé pour étendre les résultats à un niveau industriel.
La recherche de Cambridge fait partie du domaine émergent de la photosynthèse semi-artificielle qui vise à surmonter les limites de la photosynthèse entièrement artificielle en utilisant des enzymes pour créer la réaction souhaitée.
Soko ? et l'équipe de chercheurs a non seulement amélioré la quantité d'énergie produite et stockée, ils ont réussi à réactiver un processus dans les algues qui était en sommeil depuis des millénaires.
Elle a expliqué :« L'hydrogénase est une enzyme présente dans les algues qui est capable de réduire les protons en hydrogène. Au cours de l'évolution, ce processus a été désactivé car il n'était pas nécessaire à la survie, mais nous avons réussi à contourner l'inactivité pour obtenir la réaction que nous voulions. fractionner l'eau en hydrogène et oxygène."
Soko ? espère que les résultats permettront de développer de nouveaux systèmes modèles innovants pour la conversion de l'énergie solaire.
Elle a ajouté :« C'est excitant que nous puissions choisir sélectivement les processus que nous voulons, et obtenir la réaction que nous voulons qui est inaccessible dans la nature. Cela pourrait être une excellente plate-forme pour développer des technologies solaires. L'approche pourrait être utilisée pour coupler d'autres réactions ensemble pour voir ce qui peut être fait, apprendre de ces réactions puis construire des synthèses, des pièces plus robustes de la technologie de l'énergie solaire."
Ce modèle est le premier à utiliser avec succès l'hydrogénase et le photosystème II pour créer une photosynthèse semi-artificielle pilotée uniquement par l'énergie solaire.
Dr Erwin Reisner, Responsable du Laboratoire Reisner, membre du St John's College, Université de Cambridge, et l'un des auteurs de l'article a décrit la recherche comme une « étape importante ».
Il a expliqué :""Ce travail surmonte de nombreux défis difficiles associés à l'intégration de composants biologiques et organiques dans des matériaux inorganiques pour l'assemblage de dispositifs semi-artificiels et ouvre une boîte à outils pour développer de futurs systèmes de conversion de l'énergie solaire."
