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Les chimistes ont conçu une molécule qui utilise la lumière ou l'électricité pour convertir le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone - une source de carburant neutre en carbone - plus efficacement que toute autre méthode de «réduction du carbone».

"Si vous pouvez créer une molécule assez efficace pour cette réaction, elle produira une énergie qui est libre et stockable sous forme de carburants", explique Liang-shi Li, professeur agrégé au département de chimie de l'université de l'Indiana à Bloomington. "Cette étude est un grand pas dans cette direction."

Brûler du combustible, tel que du monoxyde de carbone, produit du dioxyde de carbone et libère de l'énergie. Transformer le dioxyde de carbone en carburant nécessite au moins la même quantité d'énergie. Un objectif majeur parmi les scientifiques a été de diminuer l'excès d'énergie nécessaire.

C'est exactement ce que réalise la molécule de Li: exiger la moindre quantité d'énergie rapportée jusqu'ici pour entraîner la formation de monoxyde de carbone. La molécule, un complexe nanographène-rhénium relié par un composé organique connu sous le nom de bipyridine, déclenche une réaction très efficace qui convertit le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone.

La capacité de créer efficacement et exclusivement du monoxyde de carbone est importante en raison de la polyvalence de la molécule.

"Le monoxyde de carbone est une matière première importante dans beaucoup de processus industriels", dit Li. «C'est aussi un moyen de stocker l'énergie en tant que carburant neutre en carbone puisque vous ne remettez plus de carbone dans l'atmosphère que vous n'en avez déjà retiré. Vous relâchez simplement l'énergie solaire que vous avez utilisée pour le faire. "

Le secret de l'efficacité de la molécule est le nanographène - un morceau de graphite à l'échelle nanométrique, une forme commune de carbone (le «plomb» noir dans les crayons) - parce que la couleur sombre du matériau absorbe une grande quantité de lumière solaire.

Li dit que les complexes bipyridine-métal ont longtemps été étudiés pour réduire le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone avec la lumière du soleil. Mais ces molécules ne peuvent utiliser qu'un minuscule ruban de lumière à la lumière du soleil, principalement dans la gamme des ultraviolets, invisible à l'œil nu. En revanche, la molécule tire parti du pouvoir absorbant la lumière du nanographène pour créer une réaction qui utilise la lumière du soleil dans la longueur d'onde jusqu'à 600 nanomètres - une grande partie du spectre de la lumière visible.

Essentiellement, dit Li, la molécule agit comme un système en deux parties: un «collecteur d'énergie» nanographène qui absorbe l'énergie de la lumière du soleil et un «moteur» de rhénium atomique qui produit du monoxyde de carbone. Le collecteur d'énergie entraîne un flux d'électrons vers l'atome de rhénium, qui lie et convertit de façon répétée le dioxyde de carbone normalement stable en monoxyde de carbone.

L'idée de lier le nanographène au métal est née des efforts antérieurs de Li pour créer une cellule solaire plus efficace avec le matériau à base de carbone. «Nous nous sommes demandés: est-ce que nous pourrions découper les cellules intermédiaires de l'homme-solaire et utiliser la qualité d'absorption de la lumière du nanographène seul pour conduire la réaction?», Dit-il.

Ensuite, Li prévoit de rendre la molécule plus puissante, y compris la faire durer plus longtemps et survivre sous une forme non liquide, puisque les catalyseurs solides sont plus faciles à utiliser dans le monde réel. Il travaille également à remplacer l'atome de rhénium dans la molécule - un élément rare - par le manganèse, un métal plus commun et moins coûteux.

Le bureau du Vice-Provost pour la recherche de l'Université de l'Indiana et la National Science Foundation ont soutenu la recherche, qui Journal de l'American Chemical Society.

La source: Université de l'Indiana

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