Dans un projet de recherche international impliquant la Technische Universität Ilmenau, des scientifiques ont réussi à développer un appareil alimenté par la lumière du soleil qui convertit le dioxyde de carbone directement en carburants utilisables avec une efficacité de plus de cinq pour cent. Cela rapproche l’objectif non seulement d’éliminer le dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre nocif, mais aussi de le convertir en carburants de haute qualité. Le projet international s’inscrit dans la stratégie du gouvernement allemand visant à rendre l’Allemagne moins dépendante des énergies fossiles dans le cadre de la transition énergétique.
Exploiter la gigantesque énergie du soleil pour les besoins énergétiques quotidiens est ce qui motive le professeur Thomas Hannappel. Le chef du groupe “Fundamentals of Energy Materials” de TU Ilmenau étudie les moyens d’augmenter l’efficacité des cellules solaires conventionnelles – par exemple, avec des semi-conducteurs innovants qui absorbent le rayonnement solaire et le convertissent en énergie électrique. Les cellules solaires empilées, multiples et en tandem que le professeur Hannappel optimise sont beaucoup plus économes en énergie que les cellules solaires conventionnelles.
Les structures en tandem ont un potentiel très efficace. Avec un seul composant, c’est-à-dire sans le détour par un électrolyseur autrement nécessaire, l’eau est décomposée en ses composants oxygène et, parce qu’elle est produite de manière régénérative, hydrogène “vert” – au lieu du pétrole brut, peut-être. l’hydrogène – peut-être le carburant du futur au lieu du pétrole brut. Les experts appellent un tel composant autonome, qui ne nécessite aucun câblage externe, une “feuille artificielle” – inspirée par la nature, qui exploite également de minuscules centrales électriques avec un seul “composant”, les feuilles vertes des plantes. En utilisant la lumière du soleil et l’eau, ils convertissent le dioxyde de carbone de l’atmosphère en sources d’énergie telles que le sucre à l’aide de la photosynthèse. Le professeur Thomas Hannappel et son équipe empruntent ce principe à la nature pour générer directement du carburant solaire : la photosynthèse artificielle.
Carburant en abondance, bon marché et propre, tel est l’objectif du redressement énergétique en Allemagne. A cette fin, le ministère fédéral allemand de la Recherche a lancé le projet DEPECOR (“Direct Efficient Photoelectrochemical CO2-Reduktion”). Coordonnés par la TU Ilmenau, des partenaires internationaux de premier plan issus de la science et de l’industrie travaillent ensemble avec le même objectif : la TU Munich, le Centre Helmholtz pour les matériaux et l’énergie de Berlin, l’Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire et Azur Espace Solar Power GmbH.
En collaboration avec le California Institute of Technology, partenaire associé du projet DEPECOR, l’équipe a maintenant réussi à atteindre une nouvelle meilleure valeur dans la conversion du dioxyde de carbone en carburants utilisables dans un appareil autonome à énergie solaire. L’efficacité de plus de cinq pour cent avec une stabilité de plus de 50 heures montre que le processus innovant et complexe peut en effet produire des carburants de haute qualité à partir de CO2: Éthanol, monoxyde de carbone et acide méthanoïque. Le professeur Thomas Hannappel, lauréat du Thuringian Research Award 2022, a publié les résultats de ses recherches dans la revue scientifique Advanced Energy Materials : « Si on me permet de rêver en tant que scientifique, nous utiliserons la photosynthèse artificielle pour pousser la porte à une monde où les sources d’énergie vertes apportent une contribution décisive à la fiabilité de notre système énergétique, à une grande mobilité et à un stockage stable de l’énergie.”
