Parachat 'Hukat

Le Technion (Israël) produit du carburant hydrogène en s’inspirant de la photosynthèse

Israël Technologies


Au cours des dernières décennies, des groupes de recherche du monde entier se sont attaqués au problème du fractionnement de l’eau en vue de produire de l’hydrogène. L’hydrogène représente une alternative écologique aux carburants existants, car elle produite à partir d’une ressource peu coûteuse et facilement disponible, l’eau. C’est également le seul sous-produit des voitures fonctionnant à l’hydrogène, ce qui contraste fortement avec les émissions polluantes des véhicules à essence. Galia Maayan, professeur adjoint à la Faculté de chimie Schulich du Technion, Institut israélien de technologie, présente un complexe moléculaire (également appelé cluster moléculaire artificiel) qui améliore considérablement l’efficacité de l’oxydation de l’eau. Il le fait par biomimétisme, un domaine d’ingénierie inspiré par la nature (vie, imitation). Dans ce cas précis,

l’inspiration provient du processus de photosynthèse dans la nature.

Muriel Touaty, directrice générale du Technion France, précise : « Ces travaux sont un bel exemple de réussite des femmes scientifiques du Technion dans les domaines de l’énergie et de l’environnement. Une grande partie a été réalisée par Naama Gluz, étudiante en M.Sc., sous la supervision du Pr Maayan. Naama Gluz poursuit ses recherches sur l’unique complexe de manganèse dans le cadre de ses études doctorales. Auparavant, elle avait démontré que le complexe est capable de séparer l’eau par exposition à la lumière d’une lampe simple« . Dans le futur, cela permettra de produire de l’oxygène et de l’hydrogène en grande quantité et très rapidement. Au final, le processus fonctionnerait avec l’énergie solaire, sans nécessiter d’électricité.

La photosynthèse est un processus naturel qui s’est développé chez les plantes, les bactéries et les algues à travers l’évolution. L’énergie du soleil est utilisée pour transformer l’eau et le dioxyde de carbone en matière organique et en oxygène. Ce processus est vital pour la vie sur Terre, car tous les animaux incapables de réaliser la photosynthèse (y compris les êtres humains) sont nourris de la chaîne alimentaire dont le premier lien est la bactérie photosynthétique. L’oxygène que nous respirons provient de la photosynthèse.

Le manganèse (Mn) est l’un des éléments essentiels du processus de photosynthèse. Inspiré par la nature, de nombreuses recherches ont été menées afin de permettre l’utilisation du manganèse comme catalyseur de la décomposition de l’eau, en combinaison avec l’électricité comme source d’énergie, visant à produire de l’hydrogène, un processus connu sous le nom d’électrolyse de l’eau. Chaque molécule d’eau, H2O, contient un atome d’oxygène et deux atomes d’hydrogène, qui sont divisés en utilisant l’énergie d’un courant électrique. Ceci est fait avec une cathode et une anode ; la cathode apporte des électrons à l’eau et attire l’oxygène, et l’anode prélève des électrons dans l’eau et attire l’hydrogène. C’est un processus très difficile, nécessitant souvent une grande quantité d’énergie pour le mettre en mouvement. De plus, les catalyseurs à base de manganèse sont souvent instables et se décomposent rapidement au cours de ce processus.

Le complexe moléculaire développé par le Pr Maayan devrait changer la donne. Cette grappe, qui est en fait une molécule complexe appelée Mn12DH, possède des caractéristiques uniques et avantageuses lors de la séparation de l’eau. Les expériences menées avec ce complexe démontrent qu’il produit une grande quantité d’électrons (courant électrique) et une quantité importante d’oxygène et d’hydrogène, malgré un investissement énergétique relativement faible. Mieux encore, il est stable, contrairement à d’autres catalyseurs à base de Mn.

Selon Galia Maayan, «dans la nature, l’évolution a créé une enveloppe protéique autour du noyau de manganèse qui le stabilise et empêche sa dissolution. Inspiré par cette structure naturelle, nous avons développé une coque organique qui permet au complexe de manganèse de se dissoudre dans l’eau et de le stabiliser ».

Source: Science Info Torah

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