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Un virus peut-il nous aider à produire de l'énergie ?

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Un groupe de chercheurs du MIT a utilisé un virus pour produire de l'oxygène à partir de l'eau et de la lumière du soleil. Si un processus similaire donnait de l'hydrogène avec un rendement important, il pourrait servir à produire de l'énergie plus efficacement qu'avec des cellules photovoltaïques.

Angela Belcher devant le liquide contenant l'association de virus M13, de porphyrines et d'oxyde d'iridum capable de libérer de l'oxygène à partir de la lumière du soleil. Crédit : MIT-Dominick Reuter

L'hydrogène est souvent présenté comme l'énergie du futur. Pour peu qu'on puisse en produire massivement et à bas prix à partir de l'énergie solaire, ce gaz un excellent moyen pour stocker de l'énergie et alimenter voitures électriques et ordinateurs portable tout en respectant l'environnement. De nombreux laboratoires sur la planète travaillent sur le problème du stockage de l'hydrogène. Il faut en effet pouvoir emmagasiner une grande quantité de H2 dans un volume réduit, faire en sorte qu'il soit facilement extractible et éviter le risque d'explosion. On a ainsi, par exemple, proposé d'utiliser les fullerènes.

Mais ce n'est que la moitié du problème...

Avant d'être stocké, l'hydrogène doit être fabriqué. Là aussi, nombreux sont les départements de recherche des universités de par le monde qui se concentrent sur cette question. On pourrait par exemple utiliser des cellules photovoltaïques avec un excellent rendement et se servir de l'électricité produite pour dissocier des molécules d'eau. Le problème est donc ramené à la mise au point de ces cellules. Elles doivent être fabriquées à bas prix et ne pas poser de problèmes environnementaux.

Ces exigences ne sont pas faciles à satisfaire. C'est pourquoi l'idée d'imiter la nature, en particulier les plantes et leur photosynthèse, semble plus prometteuse, si du moins on y parvient.

Chimie à la surface d'un virus

Un pas significatif dans cette direction vient d'être accompli par des chercheurs du MIT groupés autour de Angela Belcher. Leurs travaux viennent d'être publiés dans Nature Nanotechnology.

Toutefois, bien que des molécules d'eau soient brisées en utilisant un système biologique et l'énergie du soleil, ce sont des molécules d'oxygène et pas d'hydrogène qui sont produites.

Inspirés par les cyanobactéries, les chercheurs ont associé des porphyrines de zinc, absorbant la lumière du soleil, avec un catalyseur, de l'oxyde d'iridium, et ce grâce à un virus bénin, le phage M13.

Ce bactériophage, qui s'attaque uniquement aux bactéries, a en quelque sorte servi de squelette, ou de tuteur dirait un jardinier, pour que s'agglutinent sur lui les porphyrines et le catalyseur. Ce faisant, les distances entre ces deux éléments sont réduites pour obtenir un meilleur rendement de conversion des photons captés par les porphyrines. L'électricité produite, grâce au catalyseur, provoque la libération de molécules d'oxygène à partir de molécules d'eau.

L'étape suivante à accomplir est double. Il faudrait pouvoir exploiter un procédé similaire pour libérer cette fois des molécules d'hydrogène et utiliser un catalyseur autre que celui basé sur l'iridium. Ce métal est en effet plutôt rare à la surface de la Terre. Si ces problèmes peuvent être résolus, il faudrait encore que le rendement soit dix fois plus élevé que la photosynthèse naturelle. Alors seulement, une photosynthèse artificielle pourrait représenter dans quelques années une des solutions pour un développement durable.

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