Des chercheurs du département de chimie de l'Ecole royale polytechnique de Stockholm (KTH) ont mis au point un catalyseur moléculaire, à base de ruthénium, qui permet d'oxyder l'eau en oxygène et hydrogène à une vitesse comparable à celle de systèmes photosynthétiques naturels.
Dans le champ des énergies renouvelables, la recherche se concentre depuis plus de 30 ans sur la mise au point d'un processus de photosynthèse artificielle qui permettrait de développer l'utilisation de l'énergie solaire. Le problème central dans ce système qui utilise la lumière pour produire directement de l'hydrogène est la vitesse d'oxydation de l'eau, les catalyseurs connus étant toujours trop peu efficaces.
L'équipe de KTH a produit un catalyseur [Ru(bda)(isoq)2] qui accélère l'oxydation à une vitesse jusqu'ici jamais atteinte : la fréquence de production d'oxygène est supérieure à 300 molécules par site et par seconde. Ce résultat est pour la première fois comparable à la vitesse de la réaction dans des systèmes in vivo, qui va de 100 à 400 molécules par seconde. Ce record mondial ouvre de nouvelles perspectives pour l'énergie solaire ainsi que d'autres sources d'énergie renouvelable. Avec ce système, la lumière du soleil peut notamment être utilisée pour convertir le dioxyde de carbone en différents carburants tels que le méthanol.
Licheng Sun, professeur de chimie organique à KTH et co-auteur de l'article qui présente ce résultat estime que la vitesse atteinte grâce à ce catalyseur rend par exemple envisageable la création de grandes infrastructures dans le Sahara pour produire de l'hydrogène. Il pourrait aussi permettre la conversion de l'énergie solaire en électricité avec une efficacité bien supérieure à celle des meilleures technologies aujourd'hui disponibles sur le marché.
La prochaine étape est de rendre cette technologie accessible et donc compétitive par rapport aux carburants d'origine fossile. L'équipe poursuit son travail dans cette direction. Les recherches sont financées par la fondation Wallenberg et l'Agence suédoise de l'énergie.