Du gaz de synthèse produit à partir d’une « feuille artificielle »

Des chercheurs de l'Université de Cambridge ont conçu un dispositif capable de produire du gaz de synthèse neutre en carbone, grâce à un procédé électro-chimique recourant à l'eau, à lumière du soleil et au CO₂, inspiré de la photosynthèse des plantes.

Actuellement, l'humanité utilise du « gaz de synthèse » aussi nommé « syngas », obtenu par gazéification ou pyrolyse, comme ingrédient pour produire du carburant (de type éthanol), des engrais ou des plastiques. Hélas, ce gaz repose souvent sur l'emploi de matériaux fossiles, et donc émetteurs de dioxyde de carbone. Le dispositif développé par les chercheurs britanniques vise donc à le rendre « durable », en consommant du CO₂ au lieu d'en rejeter dans l'atmosphère !

Le fonctionnement de la « feuille artificielle »

Publiés dans la revue Nature, les travaux des chercheurs font appel à un dispositif plongé dans l'eau, qui dispose d'un catalyseur à base de cobalt, d'une photo-électrode en vanadate de bismuth et d'une photo-catode sous forme de cellules solaires en pérovskite.

Avec le catalyseur, l'électrode produit de l'oxygène à partir de l'eau et de la lumière du soleil, tandis que la catode crée de l'hydrogène et du monoxyde de carbone à partir du CO₂, de l'eau et de la lumière. L'hydrogène et le monoxyde de carbone, qui résultent de la réaction, étant les deux éléments constitutifs du syngas.

La conception d'une « feuille artificielle » n'est pas inédite en soi, puisque ce type d'appareil est déjà développé dans le cadre de la production d'hydrogène. Toutefois, en remplaçant le silicium par du pérovskite dans la photo-catode, et en substituant le platine ou l'argent par du cobalt (qui est abondant et bon marché) dans le catalyseur, il devient plus aisé de réduire le CO₂ pour obtenir du monoxyde de carbone.

Quel sont les objectifs visés par les chercheurs ?

Peu connu du grand public, le gaz de synthèse est pourtant employé par les particuliers et les entreprises, via les produits de consommation courante. D'où l'intérêt de le rendre compatible avec la lutte contre le dérèglement climatique ! Le professeur Erwin Reisner, qui a passé sept ans à travailler sur le projet, déclare : « Vous n'avez sans doute pas entendu parler du syngas, mais vous consommez chaque jour des produits créés en l'utilisant. Le produire de manière durable est essentiel dans l'établissement d'une industrie chimique et énergétique soutenable ».

Selon les chercheurs, l'électrode et la catode continueraient de fonctionner assez efficacement, en cas de temps nuageux ou pluvieux. « Cela signifie que vous pouvez utiliser cette technologie du matin au soir, partout sur la planète. Elle n'est pas limitée aux pays chauds ou pendant d'été », précise Virgil Andrei, premier auteur de l'article.

À terme, l'objectif serait de produire directement du carburant éthanol à partir de CO₂ et d'eau, sans passer par le gaz de synthèse. Virgil Andrei ajoute qu'il est « difficile de le produire en une seule étape avec la lumière du soleil. Mais nous pensons aller dans la bonne direction, et être en mesure de créer un appareil démontrant ce processus dans un proche avenir ».

Source : Nature, Université de Cambridge