Des chercheurs du laboratoire des énergies renouvelables de la Faculté des sciences de la vie de l'Université de Tel-Aviv, sous la direction du Prof. Iftach Yakoby ont découvert une algue mutante microscopique qui permettra de produire pour la première fois de l’hydrogène vert dans des ordres de grandeur adaptés aux besoins industriels. Selon les chercheurs, il s’agit d’une percée significative qui aidera à progresser dans le processus de transition de l’humanité vers des énergies propres, solution ultime aux défis du réchauffement climatique.
L’étude, réalisée par la doctorante Tamar Elman, a été récemment publiée dans la revue Cell Reports Physical Sciences.
L'hydrogène est un carburant non polluant utilisé dans différents types de véhicules électriques, dans lesquels la batterie au lithium est remplacée par une pile à combustible qui convertit l'hydrogène en électricité. Les bicyclettes et les voitures à hydrogène sont produites en série depuis déjà plusieurs années. Aujourd'hui, la majeure partie de l'hydrogène dans le monde est produite à partir de gaz naturel au cours d’un processus hautement polluant. Il est donc appelé ‘hydrogène gris’. En revanche, lorsque l'hydrogène est produit uniquement à partir d'énergies renouvelables, il est qualifié d’hydrogène vert car sa production n'émet aucune pollution, ni dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Par conséquent, la transition de l'humanité vers l'utilisation de l'hydrogène vert sera la solution ultime au problème du réchauffement climatique.
Une production continue pendant plusieurs jours
Actuellement, l'hydrogène vert peut être produit au moyen de panneaux solaires reliés à des appareils qui effectuent la décomposition chimique de l'eau en hydrogène et oxygène (électrolyseurs), mais ce procédé est coûteux car il nécessite des métaux précieux et de l'eau distillée. On peut produire de l'hydrogène en utilisant des processus biologiques. Certaines variétés de microalgues, algues unicellulaires présentes dans tous les réservoirs d'eau et même dans le sol, fabriquent naturellement de l'hydrogène comme sous-produit de leur photosynthèse, mais ceci pendant des intervalles de temps de quelques minutes seulement. Pour que ce processus puisse servir de source d'énergie durable, l'humanité doit fabriquer des souches de micro-algues qui produisent de l'hydrogène pendant des jours, voire des semaines.
« Lorsque nous avons découvert que cette algue mutante n'accumule pas d'oxygène de la même manière que la variété sauvage, c’est-à-dire à toutes les intensités d'éclairage, nous avons émis l'hypothèse que nous pourrions réaliser à partir d’elle une production continue d'hydrogène », explique le Prof. Yakoby. « En effectuant des mesures dans des bioréacteurs d’un volume d’un litre, nous avons trouvé qu’elle pouvait produire de l’hydrogène en continu pendant plus de 12 jours. L’algue surmonte deux obstacles principaux qui avaient jusqu’à présent empêché la production d’hydrogène en continu. Le premier est l'accumulation d'oxygène par le processus de photosynthèse. Dans l’algue d’origine, l'oxygène, en s’accumulant, paralyse le processus de production d'hydrogène. Dans l’algue mutante, l’oxygène est éliminé par un processus de respiration accéléré qui permet des conditions favorables pour la production continue d'hydrogène. Le deuxième obstacle est la déperdition d'énergie causée par d’autres processus qui se déroulent dans la plante, notamment la fixation du dioxyde de carbone dans ses glucides. Là aussi, l’algue mutante surmonte cet obstacle et la majeure partie de l'énergie est utilisée pour la production continue d'hydrogène ».
Afin de rendre ces résultats utilisables pour les processus d'industrialisation, l'équipe de recherche du Prof. Yakoby est un train de réaliser un essai pilote sur des volumes plus importants, et de développer des méthodes qui permettront d'étendre la période de récolte de l'hydrogène, afin d’amener son prix à des niveaux compétitifs. « Le rythme de production de l'hydrogène à partir de l’algue mutante est dix fois plus rapide, et en faisant des recherches supplémentaires, il sera possible de l'améliorer encore plus », conclut le Prof. Yakoby.
Photos:
1. Le prof. Iftach Yakoby et Talma Elman
2. L'algue mutante découverte en laboratoire
