Pour lutter contre le réchauffement climatique, nous allons devoir réduire nos émissions de gaz à effet de serre. En comptant, entre autres, sur la production d’un hydrogène vert à partir de sources d’énergie renouvelable. Mais pour cela, il faudra trouver des solutions pour que cette production devienne économiquement rentable. Des chercheurs proposent aujourd’hui une nouvelle piste.
au sommaire
Pour limiter le réchauffement climatique anthropique et ses conséquences possiblement dramatiques pour l'humanité, nous allons devoir réduire les émissionsémissions de dioxyde de carbone (CO2) générées par nos moyens de production d'énergie fossile. Alors même que nous vivons dans un monde qui repose sur la croissance. Démographique, économique et technologique. Un monde dans lequel les demandes en énergie ne cessent d'augmenter.
Certains voient dans l'hydrogènehydrogène la solution à nos problèmes. Ils imaginent utiliser une électricité renouvelable -- comprenez éolienne ou solaire -- pour produire un hydrogène vert, riche en énergie. Et qui pourrait être stocké pour servir plus tard -- lorsque le vent ne souffle pas ou que le soleilsoleil ne brille pas -- de carburant à des piles à combustiblepiles à combustible. Avec pour unique déchet : de l'eau. L'ennui, c'est que l'électrolyseélectrolyse de l'eau mobilise beaucoup d'énergie. Ce qui explique pourquoi produire ainsi de l'hydrogène reste aujourd'hui coûteux et peu intéressant.
Le saviez-vous ?
La réaction d’électrolyse de l’eau se décompose en deux demi-réactions. Et sa vitesse est limitée par celle que les chercheurs appellent la réaction de dégagement de l’oxygène (OER). Cette lenteur constitue un obstacle fondamental à la production durable d’hydrogène.
Pour l'heure, les scientifiques peinent à trouver des catalyseurscatalyseurs à la fois efficaces, robustes et bon marché. Mais une équipe de chimistes et de physiciens théoriciens du Trinity College de Dublin (Irlande) est peut-être sur la bonne voie. « De nombreux travaux se sont concentrés sur les métauxmétaux efficaces, mais au coût prohibitif, beaucoup trop rares pour faire le gros du travail nécessaire pour produire suffisamment d’hydrogène pour la société. Nous nous sommes attelés à chercher une option viable à long terme. Et nous espérons que nous y parviendrons », précise Michael Craig, premier auteur de l'étude, dans un communiqué du Trinity College.
Miser sur une approche multidisciplinaire
Il y a deux ans, déjà, les chercheurs avaient avancé que la science sous-estimait l'activité de certains des catalyseurs les plus réactifsréactifs. En affinant un modèle théorique accepté de longue date et utilisé pour prédire l'efficacité des catalyseurs dans la réaction d'électrolyse de l'eau, ils avaient rendu beaucoup plus facile la recherche du catalyseur tant espéré. Du côté des catalyseurs moléculaires.
Cette fois, ils se sont reposés sur une approche combinatoire automatisée et sur une modélisationmodélisation chimique quantique avancée pour identifier neuf combinaisons de métaux et de ligandsligands -- des éléments qui collent les métaux pour générer les catalyseurs -- comme des pistes très prometteuses. Des pistes qui pourraient être explorées par l'expérience. Trois métaux ressortent comme étant particulièrement prometteurs : le chrome, le manganèsemanganèse et le ferfer. Des milliers de catalyseurs basés sur ces composants clés vont désormais pouvoir être évalués au laboratoire pour leurs capacités.
« Jusqu'à récemment, nous cherchions une petite aiguille dans une énorme botte de foin. Après avoir réduit la taille de la botte de foin, nous avons maintenant aspiré beaucoup du foin restant, raconte Max Garcia-Melchor, professeur de chimiechimie. Je crois que les chercheurs de toutes les disciplines peuvent aider à trouver des solutions pour nous permettre de vivre plus durablement. L'un des points forts de nos travaux est l'approche multidisciplinaire que nous adoptons ».
