Grâce aux bactéries, ces chercheurs veulent produire de l'hydrogène vert à moindre coût

Des chercheurs du département des sciences de l'ingénieur de l'université d'Oxford sont parvenus à modifier des bactéries pour les transformer en « nanoréacteurs à hydrogène ». Capables de convertir l’eau en hydrogène grâce à la lumière du soleil, elles permettent de produire de l’ hydrogène vert en s’affranchissant de catalyseurs, très onéreux, car fabriqués avec des métaux rares. Ils ont notamment franchi un cap décisif en développant une pompe à électrons activée par la lumière. Exploitant cette nouvelle bactérie, elle assure à leur technologie une efficacité, laissant entrevoir de possibles déploiements industriels économiquement rentables.
 
Si la place de l’hydrogène, dans la neutralité carbone visée à court terme, est désormais incontestée, la production actuelle reste fortement dépendante des combustibles fossiles. En effet, en moyenne, chaque kilogramme d’hydrogène  produit (noir ou gris confondus) génère de 11,5 à 13,6 kg de CO2. De nombreuses recherches sont donc actuellement en cours pour pallier l’insuffisance d’hydrogène vert et, parmi celles-ci, la bio-ingénierie prend une place de plus en plus prégnante.
 


Dernier exemple en date, la nouvelle étude de l’équipe du professeur Wei Huang (Département des sciences de l'ingénieur, Université d'Oxford) qui a conduit à la création d’un « bionanoréacteur » cellulaire. Capable de réaliser l’électrolyse de l’eau et de produire de l’hydrogène uniquement à partir de la lumière du soleil, la nouvelle bactérie (Shewanella oneidensis) s’avère être un catalyseur stable, particulièrement efficace, mais surtout économiquement très rentable.
 

Une alternative convaincante aux catalyseurs habituels utilisés dans l’électrolyse de l’hydrogène

Comme le souligne le professeur Wei Huang (Département des sciences de l'ingénieur, Université d'Oxford) : « actuellement, la plupart des catalyseurs utilisés dans le commerce pour la production d'hydrogène vert reposent sur des métaux coûteux. Notre nouvelle étude a fourni une alternative convaincante sous la forme d'un biocatalyseur robuste et efficace. Il présente les avantages d'une plus grande sécurité et de coûts de production plus faibles. Autant d'éléments qui peuvent améliorer la viabilité économique à long terme de la production d’hydrogène vert ».

Si, dans l’absolu, l’utilisation d’une bactérie en remplacement des traditionnels catalyseurs en métaux précieux, n’est pas en elle-même une « première » ; c’est l’efficacité de  Shewanella oneidensis qui est particulièrement intéressante. Ou plus précisément, la pompe à électrons activée par la lumière (appelée Gloeobacter rhodopsine), conçue par l'équipe de chercheurs.
 

 
 

Bientôt des arbres producteurs d’hydrogène vert ?

En effet, dans la nature, des micro-organismes spécifiques peuvent réduire des protons (H+) en hydrogène (H2) à l'aide d'enzymes hydrogénases, mais cette méthode est limitée à de faibles rendements ; en raison de contraintes telles que le faible taux de transfert d'électrons. Jusqu'à présent, cela a empêché les micro-organismes d'être utilisés comme catalyseurs efficaces de l'hydrogène.
 
Là, les chercheurs d’Oxford sont parvenus à contourner cette difficulté par l’association de la bactérie Shewanella oneidensis avec la pompe Gloeobacter rhodopsine. Les plus férus de technologie et de chimie trouveront tous les détails des mécanismes, qui entrent en jeu, dans l’article Ingénierie du bionanoreactor chez les bactéries pour une production efficace d'hydrogène  publié dans Proceedings of the National Academy of Science .
 
Selon les universitaires d’Oxford, le système pourrait être étendu pour produire des « feuilles artificielles », avec des cellules imprimées sur du tissu en fibre de carbone. Exposées à la lumière, ces feuilles artificielles produiraient immédiatement de l’hydrogène. Bientôt des arbres à hydrogène vert en complément des électrolyseurs alimentés par des centrales solaires, des éoliennes ou des installations hydrauliques ?