La lumière comme carburant

Production d'hydrogène par électrolyse de l'eau avec un cristal sous l'effet de la lumière

Jésus transformait l'eau en vin. Des chercheurs japonais entendent en faire du carburant... et propre en plus ! Des moteurs fonctionnant grâce à un combustible produit simplement par de l'eau et la lumière du soleil, voilà une solution qui pourrait contenter tout le monde et qui n'est pas si utopique que ça.

Pour réduire les émissions de CO2 du trafic routier, l'utilisation des moteurs électriques est aujourd'hui préconisée par les pouvoirs publics. Mais l'électrique n'élimine pas totalement les traces de pollution et les déplacent en amont, notamment au niveau de l'extraction des minerais rares nécessaires à la conception des batteries et à la production d'électricité.

En face, il existe pourtant bien le moteur à hydrogène, reposant soit sur une pile à combustible, soit sur la combustion du dihydrogène (H2) et du dioxygène (O2) qui n'émet alors que de l'eau. Cependant, la route du moteur à hydrogène est aujourd'hui barrée par un problème de production du combustible et de stockage de celui-ci.

En effet, la production de dihydrogène passe aujourd'hui très majoritairement par reformage du méthane, or cette opération dégage d'importantes quantités de gaz à effet de serre et se montre donc contre-productif sur le plan écologique. Reste alors l'électrolyse de l'eau qui demande cependant d'importantes quantités d'électricités et n'offre qu'un faible rendement.

L'électrolyse est toutefois possible sans alimentation en électricité, mais en utilisant des photocatalyseurs, des matériaux semi-conducteurs prenant la forme de cristaux, immergés dans de l'eau. Le passage de la lumière à travers ces photocatalyseurs permet de mettre en oeuvre l'électrolyse et donc de produire le dihydrogène. La production d’hydrogène par photocatalyse et conversion électrochimique dans une pile à combustible fait ainsi l'objet de recherche depuis plus de dix ans. C'est ainsi qu'une méthode de création d'hydrogène par de l'eau mise en contact avec des minéraux de type olivine avait déjà été démontrée par le laboratoire de géologie français de l'université Claude-Bernard en 2013. Mais voilà, le rendement est généralement très faible et incompatible avec une utilisation commerciale ou à grande échelle.

Une équipe de chercheurs japonais vient cependant de découvrir un photocatalyseur aux propriétés étonnantes qui permet de transformer la quasi-totalité de la lumière reçue en H2. Grâce à leur cristal en titanate de strontium agrémenté d'aluminium l'opération affiche ainsi un rendement de 96 % !

Mais, parce qu'il y a un "mais", l'application directe n'est pas si facile que çà. En effet, l'étude a été réalisée avec des rayons ultraviolets de longueur d'onde entre 350 et 360 nm et non pas avec la lumière naturelle du soleil où les UV sont très largement filtrés dans l'atmosphère. Autrement dit, à la lumière du jour le rendement du cristal ne serait plus que de l'ordre de 0,65 %.

Or les différentes études estiment qu'un rendement de 10 % est nécessaires à une exploitation commerciale viable. S'il reste encore beaucoup de chemin à parcourir avant de voir arriver un moteur véritablement "propre", la convergence des recherches et des découvertes nous rapproche toujours un peu plus d'une solution propre ou plus propre.

Plus d'infos sur la production d'hydrogène

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