Une nouvelle méthode serait très importante pour obtenir de l'énergie
Vous avez peut-être entendu parler du processus par lequel les plantes et certains autres organismes transforment la lumière du soleil en énergie chimique. Grâce à la photosynthèse, un processus dans lequel les plantes ou les algues libèrent de l'oxygène (O 2) et consomment du dioxyde de carbone (CO 2), la vie sur Terre continue d'exister. Mais que se passerait-il si nous pouvions reproduire artificiellement une méthode aussi naturelle pour obtenir de l'énergie?
Un groupe de chercheurs de l'Institut de chimie (IQ) de l'Université d'État de Campinas (Unicamp) a développé des matériaux à l'échelle nanométrique (milliardième partie du mètre) pour tenter de réaliser artificiellement la photosynthèse, dans le but principal de produire de l'énergie.
«Sur la base des connaissances existantes sur le système de photosynthèse naturelle réalisé par les plantes, nous essayons de reproduire les points essentiels de la fonction photosynthétique dans les matériaux artificiels, pour l'énergie électrique ou même le carburant à partir de l'énergie solaire», a déclaré Jackson Dirceu Megiatto Júnior, professeur Le QI d'Unicamp, à Agência FAPESP.
L'idée de la photosynthèse artificielle a débuté au début du XXe siècle, mais elle n'était considérée comme possible qu'il y a quelques années, avec quelques avancées scientifiques qui ont permis, en laboratoire, d'utiliser l'énergie solaire et l'eau pour générer de l'hydrogène et de l'oxygène gazeux, selon le directeur Megiatto .
Parmi les innovations, les principales sont peut-être les matériaux catalyseurs qui accélèrent les réactions lorsqu'ils sont activés par l'énergie solaire, cassant les molécules d'eau en hydrogène et en oxygène.
Des panneaux solaires en silicium ont également été développés, ouvrant une perspective de connexion de ces matériaux photoactifs à des piles à combustible conventionnelles - des cellules électrochimiques qui convertissent l'énergie chimique en énergie électrique en combinant l'hydrogène et l'oxygène gazeux pour former à nouveau des molécules d'eau. Selon Dirceu Megiatto, le défi est de connecter les matériaux à une pile à combustible. "Si nous sommes capables d'utiliser l'hydrogène et l'oxygène produits par de nouveaux matériaux dans une pile à combustible, il sera possible de générer à nouveau de l'eau et de l'électricité et de fermer le cycle de réalisation de la photosynthèse artificielle", a-t-il déclaré.
Cependant, l'utilisation de la plaque de silicium comme matériau de photosynthèse présente certains points négatifs: des coûts élevés et une manipulation difficile pour atteindre la pureté souhaitée.
Alternative au silicium
Une alternative au matériau naturel a été recherchée pour produire la photosynthèse artificielle, car les panneaux solaires en silicium n'étaient pas réalisables à l'époque. Le QI d'Unicamp a recherché cette alternative dans la nature. Il n'y a pas de meilleur catalyseur que la chlorophylle, un pigment qui, en plus de donner une couleur verte, est également utilisé naturellement par les plantes pour la photosynthèse. «Ces molécules sont un moyen pour la nature d'absorber l'énergie solaire. Leur processus de synthèse chimique est cependant difficile et coûteux », a commenté Megiatto.
Par conséquent, une chlorophylle artificielle, appelée porphyrine, a été créée. Il est plus facile à utiliser et possède une stabilité chimique que la chlorophylle naturelle n'offre pas.
«Ces matériaux, lorsqu'ils sont connectés à des catalyseurs, se sont révélés très prometteurs pour la transformation de l'énergie solaire en énergie chimique par oxydation de molécules d'eau, mais, pour le moment, ils ne sont étudiés qu'en solution aqueuse et non dans un appareil photosynthétique. réel », a déclaré Megiatto.
Maintenant l'objectif est de former un film polymère photoactif avec les molécules générées, afin de développer un matériau solide, et de les déposer sur des plaques métalliques et semi-conductrices (électrodes), nécessaires au fonctionnement d'une cellule solaire.
«Les connaissances acquises dans ce projet peuvent également être appliquées à la recherche agricole pour augmenter le rendement des plantes utilisées pour la production de biocarburants», a conclu Megiatto.
Source: Agência Fapesp
