Une énergie verte? Mère Nature en sait toujours plus
Alors que le monde ne cesse de s'interroger sur la faisabilité d'une énergie propre, les chercheurs poursuivent leurs efforts pour trouver la meilleure source d'énergie disponibles pour tous. La majorité des experts se tournent vers la lumière du soleil pour atteindre leur objectif. La difficulté est cependant de déterminer comment capturer, transférer et stocker au mieux l'énergie solaire de manière efficace. Une équipe internationale de chercheurs a découvert que les systèmes complexes à l'oeuvre dans la nature pourraient apporter une réponse à ce problème. Présentés dans la revue Nature Chemistry, leur étude met en lumière les complexes naturels des antennes. Leur recherche a été partiellement financée par le projet PHOTPROT («The dynamic protein matrix in photosynthesis: from disorder to life»), soutenu par une subvention du CER (Conseil européen de la recherche) d'une valeur de 2,86 millions d'euros au titre du septième programme-cadre (7e PC). Suivant leur évaluation d'études sondant les complexes d'antennes exploitant la lumière naturelle des plantes et des micro-organismes, des scientifiques canadiens, néerlandais, britanniques et américains ont compilé des informations découvertes dans un guide pour les chercheurs et ingénieurs concevant les futures technologies d'énergie solaire. En étudiant la photosynthèse naturelle, l'équipe a ainsi obtenu un aperçu sur la manière dont les circuits moléculaires humains peuvent être développés pour capturer, réguler, amplifier et utiliser l'énergie solaire brute. Avec ces informations, les experts peuvent effectivement puiser dans l'énorme quantité d'énergie disponible, la convertir et la stocker pour ensuite la transporter sur de longues distances, grâce aux réseaux énergétiques microscopiques. «Plus de 10 millions de milliards de photons de lumière sont captés par une feuille chaque seconde», peut-on lire dans le Digital Journal, selon les dires du Dr Greg Scholes, un chimiste du département de chimie de l'université de Toronto, au Canada. «De ceux-ci, presque tous les photons de couleur rouge sont capturés par les pigments de chlorophylle, responsables de la croissance de la plante.» L'un des défis est de suivre l'énergie des rayons du soleil capturée et stockée pendant un millionième de seconde par les chromophores, les molécules de pigments ou de colorants, avant qu'elle ne soit libérée. Les chercheurs expliquent que malgré le fait que les scientifiques étudient la photosynthèse depuis plus d'un siècle, imiter les principes de conception impliqués dans ce processus naturel complexe ne sera possible que si les changements sont appliqués sur la manière dont les procédures de synthèse chimique existantes sont réalisées. Il faudra développer des approches innovantes imitant l'arrangement des chromophores et la manière dont l'énergie d'excitation moléculaire naturelle est modulée pour optimiser l'exploitation de la lumière dans les complexes d'antennes solaires des feuilles et des algues. Ils ajoutent que le transport d'excitation électronique dans la nature est probablement la plus grande difficulté en dynamique chimique. Les résultats de leurs travaux pourraient mener à un cadre pour la conception et la synthèse d'unités d'antennes de photosynthèse artificielle et de systèmes à l'échelle moléculaire. Les facteurs essentiels sont donc de fabriquer des chromophores artificiels avec une forte capacité d'absorption, d'organiser ces molécules de pigments selon un schéma optimal sur les antennes et de tirer profit des propriétés collectives de molécules absorbant la lumière. «L'énergie solaire devrait offrir une fraction considérable de besoins énergétiques au cours du prochain siècle, étant donné que la lumière est la source d'énergie la plus abondante disponible», peut-on lire dans la revue Digital Journal, conformément aux dires de Graham Fleming de l'université de Californie à Berkeley, aux États-Unis. «Toutefois, pour utiliser l'énergie solaire provenant du soleil de manière efficace, nous devons comprendre et améliorer la capture de photons et le transfert d'énergie d'excitation électronique.»Pour de plus amples informations, consulter: Nature Chemistry: http://www.nature.com/nchem/index.html(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) Université de Toronto: http://www.utoronto.ca/(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) Conseil européen de la recherche: http://erc.europa.eu/(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre)
Pays
Pays-Bas, Royaume-Uni