De nouveaux matériaux pour les systèmes énergétiques et environnementaux
Les nanomatériaux d'oxydes métalliques sont devenus les constituants à part entière de toute une série d'appareils et de produits dans de nombreux domaines comme la biomédecine, la fabrication, l'énergie, l'électronique ou l'environnement. Le processus de photocatalyse qui recouvre l'accélération d'une photoréaction grâce à l'action d'un catalyseur, suscite aujourd'hui un grand intérêt dans les domaines de la réhabilitation environnementale et des énergies renouvelables. Les semi-conducteurs d'oxyde métallique sont probablement les meilleurs candidats photocatalyseurs grâce à leurs propriétés physiques, leur durabilité et leur coût. Pour atteindre ses objectifs scientifiques, le projet PHOCSCLEEN (Photocatalytic systems for clean energy and environment applications) financé par l'UE a mis au point un processus d'échange international au sein du personnel de recherche des différents partenaires canadiens, européens et mexicains travaillant sur le projet. Les deux premières années ont été consacrées au développement et à l'expérimentation de nouveaux matériaux et composites ainsi qu'à la conception et la construction d'un système prototype d'électrolyse aqueuse. L'objectif ultime des chercheurs est d'obtenir une cellule photocatalytique plus performante. De grands progrès ont déjà été obtenus dans cette direction avec la publication d'un article scientifique et d'un autre en phase de soumission. Les membres de l'équipe ont développé des nanoparticules d'oxyde métallique capables de décomposer les colorants beaucoup plus rapidement que les nanoparticules d'oxyde de titane classiques. Ces résultats incluent également le développement d'un oxyde capable de catalyser la décomposition des colorants même dans l'obscurité. D'autres nanomatériaux sont capables de réaliser tant l'oxydation que la réduction des molécules d'eau et sont par conséquent très efficaces pour effectuer une électrolyse aqueuse en présence de lumière solaire ou ultraviolette. Cette propriété ouvre la possibilité d'exploitation du système sous lumière artificielle. Les chercheurs ont développé des matériaux composites qui tirent parti de tout le spectre lumineux et améliorent de fait leur efficience catalytique. Des améliorations technologiques sur le bioréacteur ont également permis d'accroître le débit et d'améliorer la vitesse du processus de remédiation et de production d'hydrogène. Les partenaires du projet PHOCSCLEEN tentent ainsi de résoudre deux défis majeurs pour la société: la décomposition des polluants dans l'approvisionnement en eau et la production d'une énergie renouvelable par production d'hydrogène. Des tonnes de colorants polluent chaque année le réseau hydraulique. Les nouveaux matériaux développés par les partenaires de ce projet devraient trouver in fine leur utilité dans les systèmes mobiles de remédiation des eaux et permettre la consommation d'eau dans les pays en voie de développement, même celle provenant des marigots. Les matériaux d'électrolyse aqueuse vont quant à eux stimuler l'économie basée sur l'hydrogène qui devrait réduire notre dépendance aux énergies fossiles et aux émissions de gaz à effet de serre qui leur sont associées.
Mots‑clés
Eau propre, nanomatériaux, colorant, dégradation, production d'hydrogène, photocatalytique