Rouler au soleil : des carburants liquides propres et utilisables à partir de l'énergie solaire
La feuille artificielle peut produire directement de l'éthanol et du propanol propres
Des chercheurs ont mis au point une technologie solaire qui convertit le dioxyde de carbone et l'eau en carburants liquides pouvant être ajoutés directement au moteur d'une voiture.
Image symbolique
Computer-generated image
Feuille artificielle autonome fixée à un support métallique. Le côté photoanode (carré vert) est visible sur la photo.
Motiar Rahaman
Un photoréacteur avec une feuille artificielle fonctionnant sous irradiation solaire.
Motiar Rahaman
Les chercheurs, de l'université de Cambridge, ont exploité la puissance de la photosynthèse pour convertir leCO2, l'eau et la lumière du soleil en carburants multi-carbones - éthanol et propanol - en une seule étape. Ces carburants ont une densité énergétique élevée et peuvent être facilement stockés ou transportés.
Contrairement aux combustibles fossiles, ces combustibles solaires ne produisent aucune émission nette de carbone et sont entièrement renouvelables. De plus, contrairement à la plupart des bioéthanols, ils ne détournent aucune terre agricole de la production alimentaire.
Bien que la technologie soit encore à l'échelle du laboratoire, les chercheurs affirment que leurs "feuilles artificielles" constituent une étape importante dans la transition vers une économie basée sur les combustibles fossiles. Les résultats sont publiés dans la revue Nature Energy.
Le bioéthanol est présenté comme une alternative plus propre à l'essence, car il est fabriqué à partir de plantes et non de combustibles fossiles. La plupart des voitures et des camions en circulation aujourd'hui fonctionnent avec de l'essence contenant jusqu'à 10 % d'éthanol (carburant E10). Les États-Unis sont le premier producteur mondial de bioéthanol : selon le ministère américain de l'agriculture, près de 45 % du maïs cultivé aux États-Unis est utilisé pour la production d'éthanol.
"Les biocarburants comme l'éthanol sont une technologie controversée, notamment parce qu'ils accaparent des terres agricoles qui pourraient être utilisées pour cultiver des aliments", a déclaré le professeur Erwin Reisner, qui a dirigé les travaux de recherche.
Depuis plusieurs années, le groupe de recherche de Reisner, basé au département de chimie Yusuf Hamied, développe des carburants durables, sans carbone, inspirés de la photosynthèse - le processus par lequel les plantes convertissent la lumière du soleil en nourriture - en utilisant des feuilles artificielles.
Jusqu'à présent, ces feuilles artificielles n'ont pu fabriquer que des produits chimiques simples, tels que le gaz de synthèse, un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone utilisé pour produire des carburants, des produits pharmaceutiques, des plastiques et des engrais. Mais pour rendre cette technologie plus pratique, il faudrait qu'elle puisse produire directement des produits chimiques plus complexes en une seule étape alimentée par l'énergie solaire.
Désormais, la feuille artificielle peut produire directement de l'éthanol et du propanol propres sans passer par l'étape intermédiaire de la production de gaz de synthèse.
Les chercheurs ont mis au point un catalyseur à base de cuivre et de palladium. Le catalyseur a été optimisé de manière à permettre à la feuille artificielle de produire des produits chimiques plus complexes, en particulier les alcools à plusieurs carbones que sont l'éthanol et le n-propanol. Ces deux alcools sont des carburants à haute densité énergétique qui peuvent être facilement transportés et stockés.
D'autres scientifiques ont réussi à produire des produits chimiques similaires en utilisant l'énergie électrique, mais c'est la première fois qu'une feuille artificielle produit des produits chimiques aussi complexes en utilisant uniquement l'énergie du soleil.
"Faire briller la lumière du soleil sur les feuilles artificielles et obtenir un carburant liquide à partir de dioxyde de carbone et d'eau est une prouesse chimique", a déclaré le Dr Motiar Rahaman, premier auteur de l'article. "Normalement, lorsque vous essayez de convertir leCO2 en un autre produit chimique à l'aide d'une feuille artificielle, vous obtenez presque toujours du monoxyde de carbone ou du gaz de synthèse, mais ici, nous avons réussi à produire un carburant liquide pratique en utilisant simplement la puissance du soleil. C'est une avancée passionnante qui ouvre de nouvelles voies à nos travaux".
Pour l'instant, le dispositif n'est qu'une preuve de concept et ne présente qu'une efficacité modeste. Les chercheurs s'efforcent d'optimiser les absorbeurs de lumière afin qu'ils puissent mieux absorber la lumière du soleil et d'optimiser le catalyseur afin qu'il puisse convertir davantage de lumière du soleil en carburant. D'autres travaux seront également nécessaires pour rendre le dispositif évolutif afin qu'il puisse produire de grands volumes de carburant.
"Même s'il reste du travail à faire, nous avons montré ce que ces feuilles artificielles sont capables de faire", a déclaré M. Reisner. "Il est important de montrer que nous pouvons aller au-delà des molécules les plus simples et fabriquer des objets directement utiles pour la transition vers l'abandon des combustibles fossiles.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités de l’industrie chimique
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée à l'industrie chimique, aux méthodes analytiques, aux laboratoires et à la technologie des processus vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
