Exploiter la production d’hydrogène pour créer une énergie saine, sûre et propre
L’Europe est constamment à la recherche de sources d’énergie renouvelables et de technologies connexes. L’hydrogène est un carburant renouvelable prometteur, mais jusqu’à présent sa production, liée aux combustibles fossiles, n’était pas totalement propre. Exploiter l’énergie de l’hydrogène d’une manière plus naturelle pourrait résoudre ces problèmes, en présentant une source d’énergie propre et sûre pour mener l’Europe vers un avenir plus durable. Le projet H2Bio2Energy a exploré des méthodes biologiques qui pourraient résoudre ce problème. Il a traité des questions fondamentales sur la façon dont les métalloenzymes – des enzymes naturelles présentes dans de nombreux organismes vivants – produisent de l’hydrogène à partir de l’eau. Cette réaction se produit naturellement dans certains micro-organismes, générant du H2 qui peut être utilisé comme carburant propre. Pourtant, le mécanisme de réaction exact n’est pas entièrement compris. «L’objectif principal du projet consistait à mettre au point des approches expérimentales innovantes qui fournissent des informations détaillées sur le mécanisme de réaction. Cela sera essentiel pour exploiter ces enzymes naturelles dans les technologies futures ou pour concevoir des catalyseurs artificiels plus efficaces», explique Kylie Vincent, professeure de chimie inorganique à l’Université d’Oxford et coordinatrice du projet H2Bio2Energy.
S’inspirer de la nature
Le type spécifique de métalloenzymes utilisé dans le projet s’appelle [FeFe]-hydrogénases. On les retrouve dans certaines bactéries et dans certaines algues vertes unicellulaires où elles produisent naturellement de l’hydrogène pour assurer leur propre survie. Un facteur clé des [FeFe]-hydrogénases est qu’elles utilisent un catalyseur de fer plutôt que de platine, comme cela est observé ailleurs. Dans les applications industrielles à grande échelle, l’utilisation du fer au lieu du platine serait beaucoup plus facile et moins coûteuse, en raison de sa large disponibilité sur la planète. «Pensez au prix d’une bague en platine et comparez-le au prix d’une bague en fer. La différence de coût dépend du fait qu’il n’y a qu’une petite quantité de platine dans la croûte terrestre et que son extraction nécessite beaucoup d’efforts et consomme beaucoup de ressources. Au contraire, le fer est très abondant et peut être facilement extrait et recyclé», explique Simone Morra, chercheur Marie Skłodowska-Curie à l’Université d’Oxford et chercheur principal sur le projet H2Bio2Energy. Le projet a mis au point et utilisé de nouveaux outils et approches innovants, recourant tous à la lumière infrarouge, pour étudier la production d’hydrogène. Ils ont permis à l’équipe de détecter spécifiquement ce qui se passe dans la partie la plus importante de l’enzyme, le centre catalytique, où se déroulent les réactions.
Vers un avenir propre
«Étant donné que les métalloenzymes, telles que les [FeFe]-hydrogénases, font un travail remarquable mais ne sont généralement pas très stables dans le temps, nous estimons que les informations collectées au cours de ce projet seront utilisées pour copier ce que fait la nature et produire un catalyseur synthétique à base de fer avec des performances et une stabilité excellentes», explique Simone Morra. Ce catalyseur peut remplacer le platine dans la fabrication d’électrolyseurs d’eau qui pourraient être utilisés pour créer de l’hydrogène pour les véhicules, ou dans les centrales électriques pour stocker l’excès d’électricité (produite par des panneaux solaires ou des éoliennes). Simone Morra ajoute: «Ce projet n’a été rendu possible que grâce au soutien du programme de bourses individuelles Marie Skłodowska-Curie, dans le cadre d’Horizon 2020. L’aspect le plus positif de la bourse est la possibilité de travailler avec le collègue qui vous semble le plus adapté à votre projet, en Europe ou dans le reste du monde, sans limites de frontières nationales.»
Mots‑clés
H2Bio2Energie, chimie, hydrogène, énergie, vert, source, enzymes
