Course scientifique vers le développement de la première feuille artificielle commercialement viable

Image Shutterstock

Le développement d'une feuille artificielle commercialement viable est l'un des défis que la communauté scientifique tente de résoudre depuis des décennies. Si elle se matérialisait, cette innovation permettrait d'obtenir du carburant liquide à partir de la lumière du soleil, de l'eau et du dioxyde de carbone beaucoup plus efficacement que la photosynthèse. Aujourd'hui, l'expert Varun Sivara analyse l'état de près d'un demi-siècle de travail, qui pourrait porter ses fruits de la main de deux scientifiques qui ont consacré leur carrière à cette technologie. Les raisons ne manquent pas, car elle montre le remède à certaines des principales faiblesses des énergies renouvelables .

«Cela créerait un moyen de stocker l'énergie solaire directement et à un prix abordable et, en même temps, de produire du carburant sans carbone», détaille les lacunes que la feuille artificielle pourrait combler Sivaram. Le physicien du Council on Foreign Relations vient de publier un nouveau livre, Taming the Sun. L'expert y avance ce qui reste à faire pour que cette technologie devienne une réalité et, aussi, le rôle qu'elle pourrait jouer, qui émerge comme un facteur déterminant. "Cela pourrait transformer le secteur des transports en offrant même la possibilité de rendre le transport aérien long-courrier durable."

C'est ce qu'anticipe cet expert dans un fragment de son travail rassemblé par le MIT Technology Review. Cependant, il y est clair que, sur cette voie, il y a encore des étapes à franchir dans un aspect, qu'en réalité il y en a plusieurs, et que les experts sont toujours en train d'étouffer. Comment combiner toutes les tâches nécessaires de manière abordable et évolutive? Pour résoudre la question, trouver les bons matériaux, qui sont également abondants et bon marché, est une étape qui devra être franchie.

En se dirigeant vers elle, des avancées se sont matérialisées, principalement dans les deux étapes essentielles pour obtenir du carburant liquide. Ce sont le développement de catalyseurs qui utilisent l'énergie solaire pour diviser l'eau en hydrogène et oxygène. D'autre part, les scientifiques ont également trouvé la voie pour que l'hydrogène et le dioxyde de carbone deviennent des carburants à haute densité d'énergie.

Le développement d'une feuille artificielle commercialement viable est l'un des défis que la communauté scientifique tente de résoudre depuis des décennies. Si elle se matérialisait, cette innovation permettrait d'obtenir du carburant liquide à partir de la lumière du soleil, de l'eau et du dioxyde de carbone beaucoup plus efficacement que la photosynthèse. Aujourd'hui, l'expert Varun Sivara m analyse l'état de près d'un demi-siècle de travail, qui pourrait porter ses fruits de la main de deux scientifiques qui ont consacré leur carrière à cette technologie. Les raisons ne manquent pas, car elle montre le remède à certaines des principales faiblesses des énergies renouvelables .

«Cela créerait un moyen de stocker l'énergie solaire directement et à un prix abordable et, en même temps, de produire du carburant sans carbone», détaille les lacunes que la feuille artificielle pourrait combler Sivaram. Le physicien du Council on Foreign Relations vient de publier un nouveau livre, Taming the Sun. L'expert y avance ce qui reste à faire pour que cette technologie devienne une réalité et, aussi, le rôle qu'elle pourrait jouer, qui émerge comme un facteur déterminant. "Cela pourrait transformer le secteur des transports en offrant même la possibilité de rendre le transport aérien long-courrier durable."

C'est ce qu'anticipe cet expert dans un fragment de son travail rassemblé par le MIT Technology Review. Cependant, il y est clair que, sur cette voie, il y a encore des étapes à franchir dans un aspect, qu'en réalité il y en a plusieurs, et que les experts sont toujours en train d'étouffer. Comment combiner toutes les tâches nécessaires de manière abordable et évolutive? Pour résoudre la question, trouver les bons matériaux, qui sont également abondants et bon marché, est une étape qui devra être franchie.

En se dirigeant vers elle, des avancées se sont matérialisées, principalement dans les deux étapes essentielles pour obtenir du carburant liquide. Ce sont le développement de catalyseurs qui utilisent l'énergie solaire pour diviser l'eau en hydrogène et oxygène. D'autre part, les scientifiques ont également trouvé la voie pour que l'hydrogène et le dioxyde de carbone deviennent des carburants à haute densité d'énergie.

Prenant comme point de départ et inspiration la façon dont les plantes divisent l'eau, les approches vers un générateur de combustible solaire sont très différentes. Deux d'entre eux se distinguent par l'état avancé des enquêtes et par le temps qui y est investi. Il s'agit du travail de Nathan Lewis et Daniel Nocera. Professeur au California Institute of Technology le premier, et à l'Université Harvard le second, tous deux se consacrent au développement de la feuille artificielle depuis des décennies. Pour cette raison, Sivaram s'arrête dans ses avancées, qui seront la clé de la commercialisation future de cette innovation.

Ainsi, la ligne de recherche esquissée par Lewis passe par le développement d'un dispositif de génération de carburant solaire. Ce qu'il ferait serait de capter l'eau et la lumière du soleil pour fournir de l'oxygène et de l'hydrogène à l'état gazeux qui pourraient être utilisés pour alimenter des véhicules ou pour produire de l'énergie pour le réseau . Une autre utilisation potentielle du fruit de cette équipe serait de servir de matière première pour le développement de carburants plus complexes.

Suite à cette thèse, l'équipe dirigée par Lewis a, pour le moment, réalisé un prototype avec une efficacité supérieure à 10%. Le pourcentage, cependant, est encore à des années-lumière du rendement de 30% que l'on estime que ces équipements peuvent atteindre , à condition que les matériaux pour le catalyseur et les photoélectrodes remplissent les conditions nécessaires. Dans le cas de Lewis, le pari était les catalyseurs utilisés dans les raffineries de pétrole, ainsi qu'un revêtement en dioxyde de titane. Cependant, les travaux se poursuivront pour affiner un aspect, celui des matériaux, qui nécessite de trouver quelque chose qui soit bon marché, mais aussi sûr, robuste et efficace."Malheureusement, les chercheurs n'ont jusqu'à présent été en mesure de créer que des appareils qui répondent au maximum à trois de ces quatre caractéristiques."

Original text


Nocera fait face à un tel défi dans le même temps, qui a également conduit à une efficacité de 10%, mais pas au-delà, sa proposition technologique. Dans celui-ci, le chemin est différent, car le travail de conversion de la lumière du soleil en carburant est effectué via un catalyseur et des bactéries. De plus, il a l'intention de sauter une étape du processus.

De cette manière, alors que Lewis se concentre sur la production d'hydrogène, Nocera est obsédé par l'idée de passer ce moment, à partir de la lumière, à obtenir directement un carburant contenant du carbone et qui, sans autre paperasse, peut remplacer les produits pétroliers actuels. «Il poursuit un objectif encore plus difficile», dit Sivaram à propos du pari de l'expert de Harvard qui, souligne-t-il, semble plus loin de se concrétiser que ceux qui préconisent de profiter de la lumière du soleil pour générer de l'hydrogène.

Le jeu pour frapper et façonner ce rêve de plusieurs décennies est donc ouvert. Reste maintenant à voir entre les mains de ces experts qui sera la carte gagnante pour enfin lancer une proposition susceptible d'atteindre le marché. La valeur de la démarche est exprimée, selon ses propres mots, par l'un des participants à cette carrière scientifique, Nathan Lewis. «Ne peut-il pas être stocké? Eh bien, il n'y a plus d'énergie après quatre » . Par conséquent, selon Sivaram, la feuille artificielle est considérée comme «le Saint Graal ultime: le remplacement de combustibles fossiles 100% propres».

Recommandé

Propriétés, avantages et utilisations du vinaigre de cidre de pomme
Avocat: comment planter son noyau?
Propriétés, avantages et utilisations des feuilles de laurier