Strasbourg: Bientôt un carburant solaire convertible en électricité?

SCIENCES A Strasbourg (Bas-Rhin), des chercheurs travaillent sur un procédé chimique de captation et de stockage de l’énergie lumineuse afin de générer un carburant solaire convertible en électricité pour l’avenir…

Bruno Poussard

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Certains constructeurs développent déjà leurs voitures à hydrogène, elles pourraient se répandre largement dans le futur avec le développement du carburant solaire issu d'un procédé chimique propre. Illustration
Certains constructeurs développent déjà leurs voitures à hydrogène, elles pourraient se répandre largement dans le futur avec le développement du carburant solaire issu d'un procédé chimique propre. Illustration — Joe Raedle Getty
  • A Strasbourg (Bas-Rhin), des chercheurs de l’université et du CNRS travaillent sur de nouveaux matériaux pour créer du carburant solaire.
  • Dans un laboratoire d’Illkirch, ces scientifiques cherchent le meilleur moyen de produire chimiquement de l’énergie à partir du soleil et d’eau.
  • Comme les panneaux et capteurs solaires produire de l’électricité ou chauffer, ce procédé, la photocatalyse, vise à utiliser l’énergie lumineuse.

Pour produire de l’électricité ou chauffer, les panneaux et capteurs solaires continuent de se développer. Mais ils ne sont pas les seuls moyens renouvelables d’utiliser l’énergie lumineuse. A Strasbourg (Bas-Rhin), des chercheurs de l’université et du CNRS travaillent sur un autre procédé, chimique, dont ils présentent cette semaine des avancées au congrès des Matériaux 2018.

Au doux nom de photocatalyse, il s’agit d’une réaction visant à produire de l’énergie à partir du soleil et d’eau (ou de CO2). Et générer un carburant solaire, solar fuel dans le jargon. En gros, il s’agit d’une photosynthèse version artificielle. Mais si, vous savez, la réaction permettant aux plantes de créer l’énergie dont elles ont besoin pour grandir à partir des rayons du soleil.

Florian Gelb (à gauche) avec un autre doctorant de l'équipe photocatalyse du laboratoire strasbourgeois de l'Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé.
Florian Gelb (à gauche) avec un autre doctorant de l'équipe photocatalyse du laboratoire strasbourgeois de l'Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé. - Document remis / Pierre Pommereau - Photography.

De son côté, l’énergie de ce carburant vert peut être convertie en électricité. Déjà, les chercheurs sont capables, par l’intermédiaire de nouveaux matériaux d’une taille infime, de créer de l’hydrogène. A l’aide d’une pile à combustion, cet élément peut alimenter nombre d’engins et d’appareils. Les voitures ou trains à hydrogène, justement, sont en plein développement.

Des nanomatériaux à la composition à améliorer

Devant la puissance de notre étoile, les perspectives sont grandes. Chargé de recherche de l’Institut de chimie et procédés pour l’énergie, l’environnement et la santé à Cronenbourg, Thomas Cottineau insiste : « L’énergie solaire qui arrive sur Terre en une année représente plus de 1.000 fois ce que l'homme consomme. » Soit largement assez pour subvenir aux besoins humains.

A condition de savoir comment l’utiliser. Comme un certain nombre d’autres scientifiques du pays (rassemblés dans un groupement de recherche), l’équipe alsacienne travaille sur la captation et le stockage (chimiques) de l’énergie solaire. Pour cela, elle a opté pour des combinaisons de matériaux à base de titane, neuvième élément le plus présent sur la croûte terrestre.

Des nanotubes en dioxyde de titane, à l'origine de la réaction chimique entre le soleil et l'eau pour générer du carburant solaire.
Des nanotubes en dioxyde de titane, à l'origine de la réaction chimique entre le soleil et l'eau pour générer du carburant solaire. - T. Dintzer / Plateforme MEBCro.

A l’échelle nano (d’un milliardième de mètre), le dioxyde de titane présente des atouts. « Il est stable, abondant, peu cher, liste Florian Gelb, thésard de 24 ans. Mais il a peu de réponses à la lumière. » Alors les scientifiques strasbourgeois du CNRS jouent sur sa composition chimique afin de permettre l’absorption d’un maximum d’énergie solaire par leurs nanotubes.

De nombreux avantages environnementaux

Le doctorant développe une méthode pour tester l’efficacité de la photocatalyse via ces matériaux. Et il se réjouit de travailler sur une « cause juste » à la suite d’un cursus en physique-chimie des matériaux. « C’est bien de se rendre compte de l’impact possible, même si on reste assez loin de l’application réelle, ça donne du sens à la recherche », rebondit Thomas Cottineau, 37 ans.

Le système du laboratoire strasbourgeois de l'Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé vise à mesurer l'efficacité photocatalytique, c'est à dire comparer l'hydrogène généré avec la quantité d'énergie solaire reçue par ces nouveaux matériaux.
Le système du laboratoire strasbourgeois de l'Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé vise à mesurer l'efficacité photocatalytique, c'est à dire comparer l'hydrogène généré avec la quantité d'énergie solaire reçue par ces nouveaux matériaux. - Document remis / Pierre Pommereau - Photography.

A en croire ces chercheurs, le carburant solaire a des avantages environnementaux, en plus d’avoir de l’avenir. Grâce aux nanotubes dans un milieu fermé, l’hydrogène est ainsi produit proprement. Brûlé par une pile à combustible afin d’être converti en électricité, il redevient de l’eau sans polluer. Et ce carburant solaire est facile à créer et à stocker. Bien plus que le photovoltaïque.

Une feuille artificielle reproduit la photosynthèse pour créer de l'énergieDes chercheurs recréent la photosynthèse pour produire de l'énergie