L'énergie chimique naturelle
La plupart des êtres vivants ont besoin de seulement trois éléments chimiques pour produire l'énergie nécessaire à leur survie: la lumière, l'eau (H2O) et l'oxygène (O2). Les plantes utilisent tout d'abord la photosynthèse pour convertir le dioxyde de carbone (CO2) et l'H2O en sucres riches en énergie. De l'O2 est libéré lors de l'opération. Dans le cadre de la respiration, les plantes et les animaux transforment l'O2 et le sucre en eau et en CO2, libérant ainsi de l'énergie. Étant donné que la photosynthèse et la respiration génèrent de l'O2, de l'H2O et du CO2 comme produits dérivés, ces processus naturels pourraient devenir des alternatives plus écologiques au pétrole. Le programme HEME/(CU-FE)-O2-RED (Heme/copper and heme/non-heme diiron model systems for O2 reduction), financé par l'UE, travaille à la création d'une pile à combustible de ce genre. Bien que les scientifiques aient mis au point des piles à combustible basées sur la photosynthèse pour produire de l'hydrogène (H2) pouvant être directement brûlé, cette méthode est inefficace. Le projet HEME/(CU-FE)-O2-RED a tenté de mettre au point une pile à combustible qui imite la respiration en utilisant des hydrocarbures, du peroxyde d'hydrogène (H2O2) et de l'H2 pour produire plus efficacement de l'énergie. Pour ce faire, les chercheurs ont dû développer un système exploitant un enzyme essentiel dans la respiration cellulaire. La cytochrome c oxydase est une molécule contenant du cuivre responsable de la conversion de l'O2 en H2O au cours de la dernière étape de la production d'énergie par la respiration. Pour mieux comprendre comment la cytochrome c oxydase réalise cela, les chercheurs ont fabriqué des systèmes analogues à base de fer, peroxyde d'hydrogène et cuivre capable de reproduire le comportement de l'enzyme. Ils ont ensuite étudié leur activité. Découverte majeure du projet HEME/(CU-FE)-O2-RED, la conversion de l'O2 en H2O en ajoutant des acides faibles et une molécule organique contenant du fer (ferrocène) à l'ensemble. La reproduction de la séquence propre aux systèmes de cytochrome c oxydase tels qu'ils apparaissent dans la nature représente une avancée majeure pour la production d'énergie propre et durable.
Mots‑clés
Énergie, photosynthèse, respiration, pile à combustible, cytochrome c oxydase
