Bio-inspired constructs for sustainable energy production and use

La production d’énergie en continu pour les besoins de l’Homme à partir de systèmes bio-inspirés et de sources d’énergie renouvelable basées sur le solaire est réalisable. Cependant, plusieurs défis doivent être relevés pour atteindre ce but.

L’une des solutions consiste à coupler de manière efficace la force électromotrice de l’oxydation de l’eau à la production de carburants par voie d’électrosynthèse réductrice. Tout d’abord pour l’électrolyse de l’eau, l’utilisation efficace de l’énergie solaire nécessite d’oxyder l’eau à de faibles surpotentiels, prouesse réalisée par plusieurs enzymes dans le monde du vivant. Mais pour être utilisées dans ce contexte, ces enzymes doivent être détournées de leur source usuelle de potentiel d’oxydation vers d’autres formes comme la force électromotrice dans un conducteur métallique. Les catalyseurs biologiques peuvent aussi utiliser les électrons produits par ces réactions d’oxydation afin de synthétiser des composés à faible nombre d’atomes de carbone riches en énergie (ou de l’hydrogène), avec de faibles surpotentiels et sans trop de réactions secondaires.

Mais encore une fois, pour ce faire, il serait important de faire basculer ces catalyseurs naturels de leur source de potentiel de réduction vers des potentiels d’un conducteur métallique, ou vers d’autres formes de potentiel de réduction. Dans ce but, nous avons construit dans une première étape un système hybride inspiré de la cellule de Grätzel, système dans lequel la photoanode, constituée de nanoparticules d’un semi-conducteur à large bande interdite et fonctionnalisée par un photosensibilisateur de type porphyrine, est utilisée pour la conversion photochimique de la biomasse en hydrogène.

Article en anglais. Paper in English.