Des chimistes copient les plantes pour faire de l'électricité avec du soleil et de l'eau

C'est un rêve d'écologiste : produire de l'énergie avec du soleil et de l'eau, à la manière de la photosynthèse réalisée par les plantes.
Ce rêve pourrait devenir réalité, si l'on en croit les travaux, publiés dans la revue Science du 1er août, de deux chimistes américains du Massachusetts Institute of Technology (MIT), Daniel Nocera et Matthew Kanan.

Dans la nature, les végétaux utilisent la lumière comme source d'énergie pour fabriquer du sucre à partir de gaz carbonique et d'eau, dont les molécules sont décomposées entre d'un côté l'oxygène et de l'autre l'hydrogène. C'est cette réaction qu'imite l'électrolyse de l'eau, consistant à dissocier les molécules liquides en oxygène et hydrogène gazeux, à l'aide d'un courant électrique circulant entre deux électrodes. Un procédé connu de tous les écoliers et maîtrisé de longue date, puisque la première électrolyse de l'eau a été effectuée en 1800 par deux chimistes britanniques.

L'usage à grande échelle de cette technique est toutefois limité par des obstacles économiques. Les installations industrielles d'électrolyse de l'eau sont en effet complexes et coûteuses, notamment parce qu'elles nécessitent des catalyseurs (activant les réactions) qui sont habituellement faits de platine, métal cher. L'idée des chercheurs du MIT est d'exploiter, pour provoquer l'électrolyse, le rayonnement solaire converti en électricité par les cellules photovoltaïques de panneaux équipant les maisons et les bâtiments publics. Et de recourir à des matériaux moins onéreux.

PILE À COMBUSTIBLE


Daniel Nocera et Matthew Kanan ont montré que la dissociation de l'eau en oxygène et hydrogène pouvait être réalisée avec une électrode en oxyde d'indium (métal proche de l'aluminium que l'on trouve en petites quantités dans les minerais de zinc) dopé à l'étain, placée dans un bain d'eau additionnée de cobalt et de phosphate de potassium. Lesquels s'avèrent, en présence d'un courant électrique, des catalyseurs efficaces.

Tout l'intérêt de l'opération est d'obtenir, in situ et à moindre coût, de l'hydrogène. Celui-ci pourra ensuite être recombiné à de l'oxygène pour produire de l'électricité, selon le procédé inverse de l'électrolyse mis en oeuvre dans les piles à combustible. Dans la pratique, les auteurs imaginent des habitations dotées de capteurs photovoltaïques qui, pendant les heures d'ensoleillement, les alimenteraient en électricité. L'excès d'électricité servirait à produire de l'hydrogène qui, la nuit, serait recombiné à de l'oxygène dans une pile à combustible. L'énergie nécessaire au foyer - voire à une voiture électrique - serait ainsi fournie en permanence et à demeure.

Ces résultats sont jugés "très intéressants" par Paul Lucchese, directeur du programme "Nouvelles technologies de l'énergie" au Commissariat à l'énergie atomique (CEA), qui travaille également sur la filière hydrogène. Ils constituent "une brique supplémentaire dans un ensemble de recherches menées depuis quelques années sur les systèmes biomimétiques, s'inspirant de la photosynthèse naturelle pour produire de l'hydrogène". Toutefois, souligne-t-il, "il ne s'agit encore que d'une expérience de laboratoire et il reste un énorme travail technologique à accomplir avant de disposer de systèmes fonctionnels".