Un réacteur en forme de cellule
Des scientifiques ont construit un minuscule nanoréacteur qui imite la structure des cellules vivantes pour fabriquer du peroxyde d'hydrogène en utilisant uniquement la lumière du soleil et l'eau. Le réacteur creux a un noyau de sulfure de cadmium recouvert de polydopamine. Il combine une cavité piégeant la lumière avec une coquille relais de protons qui travaillent ensemble pour piloter la réaction chimique.
L'équipe, de l'Institut de physique chimique de Dalian à l'Académie chinoise des sciences, a publié les résultats dans le Journal of the American Chemical Society. Le réacteur a atteint un taux de photosynthèse de peroxyde d'hydrogène de 3,24 millimoles par gramme de catalyseur par heure.
Pourquoi le peroxyde d'hydrogène est important
Le peroxyde d'hydrogène est l'un des produits chimiques industriels les plus utilisés. On le retrouve dans le blanchiment, la désinfection, le traitement de l'eau et la fabrication électronique. La production conventionnelle repose sur des procédés énergivores liés aux combustibles fossiles, et le produit chimique est souvent transporté sous forme concentrée, ce qui comporte des risques.
Produire du peroxyde d'hydrogène sur place à partir de la lumière du soleil et de l'eau éliminerait une grande partie de ces coûts et dangers. Comme le nouveau système fonctionne à la lumière visible et à l'eau, il évite les réactifs agressifs et les apports énergétiques élevés.
Du laboratoire à l'usage pratique
Les chercheurs ont intégré le nanoréacteur dans un hydrogel recyclable. Ils affirment que le système à base de gel a continué à produire du peroxyde d'hydrogène régulièrement sous la lumière naturelle du soleil, ce qui fait passer la technologie du stade de curiosité de laboratoire à une application potentielle.
Cette approche est un pas vers la photosynthèse artificielle, où des matériaux conçus capturent la lumière du soleil comme le font les feuilles. Si elle est étendue, des réacteurs alimentés par la lumière du soleil pourraient produire du peroxyde d'hydrogène localement et à la demande, réduisant la dépendance aux combustibles fossiles et au transport dangereux. L'équipe affirme que les mêmes principes de conception pourraient être appliqués à d'autres réactions chimiques, ouvrant de nouvelles voies pour une fabrication plus propre.