L’arbre artificiel qui exploite la lumière du soleil pour produire de l’hydrogène

L’hydrogène est considéré comme une source d’énergie propre et renouvelable, mais sa production nécessite souvent de l’électricité ou des combustibles fossiles. Des chercheurs suisses ont mis au point un système solaire innovant qui utilise la lumière du soleil pour produire de l’hydrogène à partir de l’eau, sans connexion externe ni émission de gaz à effet de serre. Ce système, inspiré de la photosynthèse des plantes, prend la forme d’un arbre artificiel équipé d’une parabole qui suit le soleil et d’un réacteur qui transforme l’eau en hydrogène et en oxygène.

Comment fonctionne l’arbre artificiel ?

L’arbre artificiel est installé sur le campus de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), où il a été conçu par le Laboratoire de science et d’ingénierie de l’énergie renouvelable (LRESE). Il s’agit d’un système photoélectrochimique qui combine un dispositif photovoltaïque et un électrolyseur. Un électrolyseur utilise l’électricité pour provoquer des réactions chimiques, comme la production d’hydrogène. La parabole, d’un diamètre de sept mètres, sert de concentrateur solaire ; elle focalise la lumière du soleil sur un point où se trouve le réacteur.

Voici une vidéo en anglais relatant ces faits :

En concentrant la lumière sur une petite surface, on obtient un dispositif plus compact, qui économise les coûts et les matériaux. La seule chose qu’il faut ajouter, c’est de l’eau. Les scientifiques de l’EPFL pompent de l’eau vers le réacteur, qui sert à la fois à produire de l’hydrogène et à transférer la chaleur, afin d’éviter que les composants ne surchauffent. En même temps, la chaleur est transférée vers des parties qui améliorent leurs performances avec la température. Suite aux réactions chimiques, l’hydrogène et l’oxygène sont stockés sous forme comprimée.

Quels sont les avantages de l’arbre artificiel ?

L’arbre artificiel peut produire jusqu’à un demi-kilogramme d’hydrogène par jour, ce qui suffit à couvrir les besoins énergétiques quotidiens d’une famille suisse. De plus, il permet également de produire de l’oxygène et de la chaleur. L’hydrogène peut être utilisé comme carburant pour des véhicules ou des piles à combustible, ou comme matière première pour l’industrie chimique.

L’oxygène peut être utilisé pour des applications médicales ou environnementales. La chaleur peut être utilisée pour le chauffage ou le refroidissement. L’avantage principal de ce système est qu’il n’a pas besoin de connexion au réseau électrique ni de source d’énergie supplémentaire. Il fonctionne uniquement avec la lumière du soleil et l’eau, ce qui le rend autonome et respectueux de l’environnement.

Quels sont les défis et les perspectives de l’arbre artificiel ?

Le prototype développé par les chercheurs suisses est une preuve de concept qui doit encore être améliorée pour atteindre une efficacité et une durabilité optimales. Le rendement actuel du système est d’environ 1 %, ce qui est comparable à certaines technologies solaires existantes et même à certaines plantes, mais il faudrait le porter à 10 % pour des applications commerciales. Les matériaux utilisés dans le prototype pourraient être potentiellement toxiques pour les voies d’eau, même s’ils sont contenus dans le dispositif.

Les chercheurs travaillent donc à les remplacer par des matériaux plus écologiques et plus stables. Enfin, il reste à concevoir une méthode pour collecter les bulles de gaz produites par le dispositif, mais les chercheurs espèrent que l’arbre artificiel servira de modèle pour des dispositifs commerciaux. Une entreprise a d’ailleurs été fondée pour commercialiser la technologie.