Des biocarburants à partir du CO2 et de la lumière

Une caractéristique générale des photo-catalyseurs est leur capacité à générer de l'hydrogène par craquage de l'eau (H2O), qui est également la première étape de la photo-réduction du CO2. La seconde étape, la plus essentielle, est la conversion du CO2 en hydrocarbures par réduction.

L'un des principaux défis de la photo-catalyse consiste à améliorer la photo-réduction du CO2. Le projet CO2PHOTORED (Carbon dioxide photoreduction: A great challenge for photocatalysis), financé par l'UE, a été mis en place pour améliorer la photo-réduction du CO2 grâce aux nouvelles techniques expérimentales dont disposent désormais les chercheurs.

Le projet a utilisé des processus de transfert d'électrons sur des catalyseurs hétérogènes pour réaliser la photo-catalyse et obtenir des composés organiques utiles. L'initiative a ainsi exploré de nouveaux catalyseurs capables d'améliorer les rendements en hydrogène à partir de CO2 et H2O. Parmi les techniques utilisées, on peut citer le dépôt ou l'encapsulation d'un semi-conducteur sur un support nanoporeux pour la photo-réduction du CO2.

De nouveaux stratégies de dopage ont été étudiées et développées afin d'améliorer la photo-activité et la capacité d'absorber le spectre solaire visible. Les membres de l'équipe ont également développé de nouvelles stratégies d'atténuation du CO2 en étudiant des photo-réducteurs et des systèmes hybrides photo-sensibilisateur/semi-conducteur et l'utilisation de matériaux développés dans un photo-réacteur.

Un grand nombre de photo-catalyseurs ont été testés pour leur capacité à convertir le CO2 en composés utiles. Il a été établi que la meilleure stratégie pour obtenir les matériaux les plus utiles consistait à utiliser des nanoparticules bimétalliques. CO2PHOTORED a utilisé l'or (Au) et le cuivre (Cu) comme co-catalyseurs, combinés avec le dioxyde de titane (TiO2) comme photo-catalyseur.

Les résultats ont montré que le photo-catalyseur TiO2 chargé en Au et Cu était un matériau très efficace pour la photo-réduction du CO2 en méthane, avec H2O comme agent réducteur.

La nature innovante de CO2PHOTORED était basée sur la combinaison des propriétés de deux métaux ou plus agissant en tant que co-catalyseurs du semi-conducteur TiO2. Son succès pourrait ouvrir de nouvelles opportunités de préparation de matériaux hautement sélectifs pour la production de méthane comme biocarburant par photo-catalyse.