Le CO2, sous le soleil exactement !
Transformer le dioxyde de carbone en molécules d’intérêt, comme le monoxyde de carbone ou l'acide formique, en utilisant la lumière du soleil comme seule source d'énergie, permet de réduire les gaz à effet de serre tout en préservant les énergies fossiles. Des scientifiques de l’Institut de recherche sur la catalyse et l’environnement de Lyon en collaboration avec une équipe de l’ICEMS de Kyoto, du laboratoire de chimie de la matière condensée de Paris et de l’Université de Regensburg, ont synthétisé de nouveaux catalyseurs moléculaires de type Metal-Organic Polyhedra (MOP) qui activent de manière efficace la transformation du dioxyde de carbone en acide formique par la lumière. Ces résultats sont parus dans la revue J. Am. Chem. Soc.
La découverte de nouveaux catalyseurs capables de transformer à moindre coût un déchet en produit à valeur ajoutée dans le domaine de l’énergie et de la chimie verte est un enjeu majeur pour une société plus durable. Dans ce contexte, la réduction directe du dioxyde de carbone en molécules hautement valorisables comme le monoxyde de carbone ou l'acide formique en utilisant la lumière du soleil comme seule source d'énergie permettrait de combiner à la fois la réduction des gaz à effet de serre et l’utilisation d’énergie renouvelable.
Pourquoi cet intérêt pour l’acide formique ? Sa facilité de transport sous forme liquide, sa densité d'énergie volumétrique et sa teneur en hydrogène élevées rendent cette molécule attrayante pour son utilisation dans les piles à combustible pour le stockage de l’hydrogène.
Des scientifiques de l’Institut de recherche sur la catalyse et l’environnement de Lyon (CNRS/Université de Lyon/Institut Carnot Mica), en collaboration avec une équipe de l’ICEMS de Kyoto, des chercheurs du Laboratoire de chimie de la matière condensée de Paris et de l’Université de Regensburg, ont synthétisé de nouveaux catalyseurs moléculaires appelés « Metal-Organic Polyhedra (MOP) », sous une forme polymérique, dont ils ont montré qu’ils activaient de manière très efficace la transformation du dioxyde de carbone en acide formique par la lumière.
A base de Rhodium, ces nouveaux solides travaillent à température et pression ambiante en utilisant uniquement la lumière visible comme force motrice de la réaction chimique, et produisent près de 3 grammes d’acide formique par gramme de catalyseur et par heure, surpassant la productivité de tous leurs prédécesseurs. De plus, la durabilité de ce système n’est pas limitée par la stabilité des catalyseurs qui peuvent être mis en forme grâce à une technique de gélification élaborée par l’équipe de Kyoto.
Ces résultats, publiés dans la revue The Journal of the American Chemical Society, sont le fruit de collaborations au sein du projet de recherche international (IRP) Smolab mis en place en 2018 entre le CNRS et l’Université de Kyoto pour le développement de matériaux innovant pour des applications environnementales en rupture.
Rédacteur : CCdM
Vidéo IRP Smolab: https://www.youtube.com/watch?v=TmBTNoCOqis&t=11s
Référence
Ashta C. Ghosh, Alexandre Legrand, Rémy Rajapaksha, Gavin A. Craig, Capucine Sassoye, Gábor Balázs, David Farrusseng, Shuhei Furukawa, Jérôme Canivet & Florian M. Wisser
Rhodium-Based Metal−Organic Polyhedra Assemblies for Selective CO2 Photoreduction
J. Am. Chem. Soc. 2022