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Les feuilles artificielles imitent la photosynthèse – le processus par lequel les plantes utilisent l’eau et le dioxyde de carbone de l’air pour produire des glucides en utilisant l’énergie du soleil.

Des feuilles artificielles

Cependant, même les feuilles artificielles à la pointe de la technologie, qui permettent de réduire le dioxyde de carbone de l’atmosphère, ne fonctionnent qu’en laboratoire parce qu’elles utilisent du dioxyde de carbone pur et pressurisé provenant de réservoirs.
Mais à présent, des chercheurs de l’Université de l’Illinois à Chicago ont proposé une solution de conception permettant d’évacuer des feuilles artificielles hors du laboratoire dans l’environnement. Leur feuille améliorée, qui utiliserait le dioxyde de carbone – un puissant gaz à effet de serre – de l’air, serait au moins 10 fois plus efficace que les feuilles naturelles pour convertir le dioxyde de carbone en carburant. Leurs résultats sont rapportés dans la revue ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
«Jusqu’à présent, toutes les conceptions de feuilles artificielles testées en laboratoire utilisaient du dioxyde de carbone provenant de réservoirs sous pression. Pour être mis en œuvre avec succès dans le monde réel, ces appareils doivent pouvoir puiser du dioxyde de carbone auprès de sources beaucoup plus diluées, telles que l’air et les gaz de combustion, qui sont les gaz dégagés par les centrales au charbon », a déclaré Meenesh Singh. , professeur assistant en génie chimique à l’UIC College of Engineering et auteur correspondant de cette étude.

Collecter et concentrer le dioxyde de carbone

Décrocher l’alimentation en dioxyde de carbone sous pression de ces feuilles signifie qu’elles doivent disposer d’un moyen de collecter et de concentrer le dioxyde de carbone de l’air afin de stimuler leurs réactions de photosynthèse artificielles.
Singh et son collègue Aditya Prajapati, étudiant diplômé de son laboratoire, ont proposé de résoudre ce problème en encapsulant une feuille artificielle traditionnelle dans une capsule transparente constituée d’une membrane semi-perméable en résine d’ammonium quaternaire et remplie d’eau. La membrane permet à l’eau de l’intérieur de s’évaporer lorsqu’elle est chauffée par la lumière du soleil. Lorsque l’eau passe à travers la membrane, elle aspire sélectivement le dioxyde de carbone de l’air.
L’unité photosynthétique artificielle à l’intérieur de la capsule est constituée d’un absorbeur de lumière recouvert de catalyseurs qui convertissent le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone, qui peut être séparé et utilisé comme base pour la création de divers carburants synthétiques. De l’oxygène est également produit et peut être collecté ou rejeté dans l’environnement.

Comme une feuille naturelle

« En enveloppant cette technologie de feuille artificielle traditionnelle à l’intérieur de cette membrane spécialisée, l’unité entière est capable de fonctionner à l’extérieur, comme une feuille naturelle », a déclaré Singh.
Selon leurs calculs, 360 feuilles, chacune de 1,7 mètre de long et 0,2 mètre de large, produiraient près d’une demi-tonne de monoxyde de carbone par jour, qui pourrait servir de base aux carburants synthétiques. Trois cent soixante de ces feuilles artificielles couvrant une superficie de 500 mètres carrés seraient en mesure de réduire les niveaux de dioxyde de carbone de 10% dans l’air environnant.

Réduire les gaz à effet de serre dans l’atmosphère

«Notre conception utilise des matériaux et des technologies facilement disponibles, qui, une fois combinés, peuvent produire une feuille artificielle prête à être déployée à l’extérieur du laboratoire, où elle peut jouer un rôle important dans la réduction des gaz à effet de serre dans l’atmosphère», a déclaré Singh.
Source : Université Internationale de Casablanca
Crédit photo sur Unsplash : Temitope Amodu

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