La biologie au secours des énergies propres

Mercredi 5 Mars 2014


La pile à combustible fournit du courant électrique en recombinant l’hydrogène et l’oxygène. Cette réaction qui est une oxydo-réduction donne comme produit final de l’eau ; elle est en fait la réaction inverse de l’électrolyse de l’eau qui grâce au courant électrique produit de l’hydrogène et de l’oxygène.

La pile à combustible n’est pas polluante, elle est un candidat sérieux pour l’alimentation électrique des futurs véhicules propres qui n’émettraient pas de gaz à effet de serre. Elle présente cependant deux défauts sérieux, les électrodes qui sont utilisées à ce jour pour un bon fonctionnement de la pile sont en platine, élément rare et donc cher qui ne saurait être utilisé pour équiper tous les véhicules actuellement construits ; par ailleurs le carburant hydrogène est explosif, il est difficile de le stocker et de le transporter, il complique l’utilisation de la pile pour des applications courantes.

Le remplacement des électrodes de platine fait l’objet de nombreuses études (voir dans notre blog : « la pile à combustible »). Des électrodes tout aussi efficaces mais qui seraient constituées d’alliages de métaux plus banals seront sans doute bientôt disponibles. Reste le problème lié à l’utilisation de l’hydrogène comme carburant c’est ici que la biologie peut venir à l’aide et c’est de cela dont nous voulions vous parler dans ce billet.

L’alimentation de la pile à combustible par l’hydrogène peut se faire directement en lui fournissant l’hydrogène pur, ou en ayant recours à une molécule porteuse qui cède facilement son atome d’hydrogène. L’hydrogénation du CO2 donne de l’acide formique HCOOH, cette molécule pourrait être le moyen de stockage et de transport de l’hydrogène destiné aux piles à combustible car elle peut céder facilement son hydrogène. Malheureusement la synthèse de l’acide formique par les méthodes de chimie industrielle nécessite des températures et des pressions élevées qui grèvent l’intérêt d’utilisation de cette molécule comme carburant. Comment faire alors ?

Des chercheurs allemands* ont isolé, à partir d’une bactérie acétogène Acetobactérium woodii,  une enzyme : Carbone Dioxyde Réductase Hydrogène-Dépendante (HDCR) qui utilise directement l’hydrogène pour l’inter conversion du CO2 en acide formique. Cette enzyme est 1500 fois plus efficace que des catalyseurs industriels ; elle ne nécessite pas de cofacteur transporteur d’électrons, enfin elle est réversible et l’on peut facilement contrôler le sens de la réaction. Par ailleurs, en inhibant la consommation du CO2 de la bactérie pour sa propre énergie, les auteurs font de celle-ci une cellule entièrement dédiée à l’hydrogénation du CO2.

Cette fabrication d’acide formique par voie biologique aura-t-elle un développement industriel ? Nous le saurons sans doute bientôt.


*K. Schuchmann et V. Muller, Science 13 décembre 2013, N. 6164, pp. 1382-1385.    



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