Une nouvelle technologie vise à transformer efficacement la lumière du soleil en composés stockant de l’énergie
Lorsqu’il s’agit de convertir des ressources renouvelables en énergie propre, les végétaux sont le meilleur modèle à suivre. «Les plantes utilisent le processus naturel de la photosynthèse pour transformer l’énergie solaire, l’eau et le dioxyde de carbone en carburant», explique Antoni Llobet, professeur et chef de groupe à l’Institut de recherche chimique de Catalogne (ICIQ-CERCA). En s’inspirant de ce processus naturel, des chercheurs ont développé des systèmes de photosynthèse artificielle comme la cellule photoélectrochimique (PEC pour «photoeclectrochemical cell»), qui permet de convertir l’énergie solaire en électricité. Cette électricité peut ensuite être utilisée pour recharger la batterie d’un véhicule électrique, par exemple. Malheureusement, la technologie des PEC présente des inconvénients, notamment celui de ne pas être aussi efficace que les plantes pour absorber la lumière du soleil. Le projet LICROX, financé par l’UE, s’est attaqué à ce problème et s’est attelé à transformer les PEC en une technologie efficace et rentable pour la conversion directe de l’énergie solaire. «Notre objectif consistait à développer et tester une PEC pour convertir la lumière du soleil en molécules de carbone capables de stocker de l’énergie chimique», ajoute Antoni Llobet, qui a été le coordinateur scientifique du projet.
Obtenir des produits à base de carbone tels que l’éthylène
La PEC de LICROX est unique en ce sens qu’elle intègre des mécanismes de piégeage de la lumière susceptibles d’améliorer l’efficacité de la collecte de la lumière et la catalyse. «En n’utilisant que des éléments disponibles en abondance, ces mécanismes peuvent alimenter sélectivement des réactions d’oxydation de l’eau et de réduction du dioxyde de carbone», explique Antoni Llobet. «Ce faisant, la PEC est en mesure d’obtenir efficacement des produits à base de carbone tels que l’éthylène, qui est l’un des produits les plus importants actuellement utilisés par l’industrie chimique.»
Transformer la lumière et le CO2 en composés stockant de l’énergie
Selon Antoni Llobet, le projet a réussi à démontrer le potentiel de transformation de la lumière et du CO2 en composés chimiques stockant de l’énergie. Il souligne notamment que le projet est parvenu à réaliser un couplage final entre une photoanode et une cellule photovoltaïque organique avec une cathode sombre, un couplage qui a démontré une certaine sélectivité pour la production d’éthylène. «À cet égard, l’utilisation de nouveaux catalyseurs en tandem combinant des nanoparticules de cuivre et des catalyseurs moléculaires nous a permis d’augmenter la sélectivité de l’éthylène», note Antoni Llobet. Les chercheurs procèdent actuellement aux derniers tests en laboratoire et peaufinent un prototype préindustriel qui sera utilisé pour améliorer et optimiser certains résultats du projet.
Favoriser la transition des combustibles fossiles vers l’énergie solaire
Le projet a également réalisé une analyse du cycle de vie de la PEC de LICROX. En outre, les chercheurs, en collaboration avec les parties prenantes, ont mené une enquête à grande échelle auprès des citoyens de toute l’Europe afin d’évaluer et d’identifier les préoccupations sociétales liées aux technologies énergétiques émergentes. «LICROX représente un effort très pluridisciplinaire où des experts dans les domaines de la chimie, de la physique, de l’ingénierie, de l’optique et de l’engagement social se sont réunis dans le but commun d’apporter de nouvelles solutions innovantes pour la transition mondiale des combustibles fossiles vers l’énergie solaire», conclut Antoni Llobet.
Mots‑clés
LICROX, plantes, CO2, photosynthèse, énergie solaire, carburant, combustibles fossiles, ressources renouvelables, énergie propre, cellule photoélectrochimique, PEC, éthylène
