Utiliser efficacement l'énergie du soleil
La recherche de catalyseurs efficaces et respectueux des ressources
L'hydrogène offre un vaste potentiel en tant que carburant, à condition qu'il soit produit à partir d'énergies renouvelables. Mais avec quelle efficacité pouvons-nous produire de l'hydrogène vert en quantités suffisantes ? Cette question est au centre des préoccupations d'un groupe de recherche dirigé par le Dr Jacob Schneidewind au Centre de chimie énergétique et environnementale de l'université Friedrich Schiller d'Iéna, en Allemagne. Leur projet SINATRA : SolSTEP, qui vise à trouver des photocatalyseurs en deux étapes pour la production intégrée de carburants à partir de la lumière du soleil, a reçu un financement de 2,8 millions d'euros pour une durée de six ans de la part du ministère fédéral allemand de l'éducation et de la recherche (BMBF). Ce financement s'inscrit dans le cadre du programme SINATRA du BMBF, qui soutient les jeunes groupes de recherche s'intéressant à la photosynthèse artificielle et aux matières premières alternatives pour la production d'hydrogène. Le projet basé à Iéna vient de commencer, explorant les moyens de produire de l'hydrogène par photocatalyse.
Le Dr Jacob Schneidewind et son équipe étudient la production d'hydrogène à l'aide de la lumière du soleil.
Jens Meyer/Uni Jena
La recherche de catalyseurs efficaces et respectueux des ressources
Le principe de la photocatalyse est relativement simple : l'eau est mélangée à des catalyseurs qui, à l'aide de la lumière du soleil, scindent l'eau en hydrogène et en oxygène. Comme l'explique Jacob Schneidewind, ce principe a été démontré dans la pratique, avec des installations d'essai initiales construites au Japon. Mais il y a un hic : alors que les systèmes photovoltaïques à base de silicium peuvent produire de l'électricité à partir de la lumière du soleil avec un rendement global de plus de 20 %, les systèmes photocatalytiques de production d'hydrogène ne fonctionnent qu'avec un rendement de 2 %. "Nous recherchons des catalyseurs capables d'améliorer ce rendement", explique ce chimiste de 27 ans. Les catalyseurs doivent également être durables et respectueux des ressources. L'équipe de Jacob Schneidewind étudie actuellement les matériaux à base de nitrure de carbone et les polymères conjugués. Ces deux substances existent sous forme de poudres et sont composées exclusivement de carbone et d'azote. La clé d'une plus grande efficacité pourrait résider dans la structure de ces matériaux et leur stabilité dans le temps. Jacob Schneidewind explique que l'efficacité des catalyseurs diminue avec le temps, ce qui signifie qu'ils doivent être réactivés. Dans cette optique, une idée de son groupe consiste à établir un système en boucle fermée qui facilite la réactivation répétée des catalyseurs en déclin en restaurant leur structure.
Les pays ensoleillés présentent des sites de production appropriés
Schneidewind s'inspire de la nature pour développer l'idée de son groupe de recherche. L'objectif est de développer un système qui fonctionne de la même manière que la photosynthèse chez les plantes. Il est concevable, explique Schneidewind, de concevoir le système de manière à ce qu'il suive une approche en deux étapes : la première étape active le catalyseur, tandis que la seconde produit l'hydrogène. "Nous allons mener des expériences pour déterminer si cela peut réellement fonctionner", précise-t-il. L'objectif est de disposer d'un prototype fonctionnel à la fin du projet de six ans. L'une des approches possibles consiste à faire circuler le mélange catalyseur-eau à travers des coussins d'aluminium, qui ressemblent à du papier bulle. Lorsqu'ils sont placés dans un endroit ensoleillé, l'hydrogène et l'oxygène s'accumulent à l'intérieur des coussins. L'étape suivante consiste à séparer les deux gaz au moyen de filtres spéciaux ou de charbon actif. L'urée peut servir de matière première pour la production de ces catalyseurs. Elle est utilisée en grandes quantités dans l'agriculture et constituerait une ressource rentable. Selon M. Schneidewind, les nouvelles installations de production de carburant solaire fonctionneraient de manière optimale dans les pays où l'ensoleillement est nettement supérieur à celui de l'Allemagne - il recommande notamment les régions d'Afrique du Nord et du Moyen-Orient. Pour l'instant, cependant, ces considérations sont encore loin de se concrétiser.
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.
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.
