Le Parlement européen a adopté une loi sur le climat qui vise à réduire les émissions nettes de gaz à effet de serre d'au moins 55% d'ici 2030. Diminuer le recours aux énergies fossiles ne suffira pas à atteindre cet objectif. Il faut aussi pouvoir capturer le CO2 et le convertir en produits d'intérêt (carburants, produits chimiques) grâce à des énergies bas carbone. Et nous sommes pour l'instant loin du compte !
La réduction du CO2 par des catalyseurs moléculaires qui empruntent les principes chimiques des enzymes impliquées dans la transformation du CO2 fait partie des voies de recherche explorées. Aucune solution économique n'est encore disponible à l'échelle mondiale pour effectuer une telle réaction. Cela s'explique principalement par :
- la nécessité d'utiliser des matériaux rares et coûteux comme catalyseurs ;
- l'importance de l'énergie nécessaire ;
- le manque de sélectivité de la production de formes réduites de carbone. Il s'agit d'un aspect important à prendre en compte, car il aura un impact sur le développement des technologies d'accompagnement.
L'équipe
Photobiologie-Photocatalyse-Photosynthèse (I2BC/B3S) développe, en collaboration avec celle du Pr Ally Aukauloo (ICMMO, Orsay), une famille de catalyseurs bio-inspirés de type porphyrine à fer particulièrement prometteurs pour la réduction électro-catalytique du CO2 en CO (point de départ de production de plusieurs produits d'intérêt), car ils présenteraient l'avantage de combiner une haute réactivité et une haute sélectivité.
Décorés de fonctions urées, de tels catalyseurs peuvent être employés en photocatalyse (voir actualité du 16 juin 2022 : "De nouvelles perspectives pour la photo-réduction du CO2 par les porphyrines ferreuses"). Dans une nouvelle étude publiée dans Angewandte Chemie, les chercheurs décryptent le cycle catalytique d'une tel catalyseur grâce à la combinaison de spectro-électrochimie infrarouge et de spectroscopies Raman, EPR et UV-visible. Ils ont détecté l'intermédiaire catalytique Fe(II)CO et montrent que l'étape d'activation du CO2 est déplacée de l'état redox Fe(0), nécessaire dans d'autres porphyrines à fer, à l'état Fe(I), plus facile à atteindre. Cet effet résulte de l'activation du substrat CO2 par des liaisons hydrogène fournies par les groupes urée présents dans la seconde sphère de coordination du fer, ce qui permet de diminuer l'énergie nécessaire à la catalyse.