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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