Conclusions – Perspectives
Production d’hydrogène solaire par photosynthèse artificielle

Après avoir présenté l’intérêt considérable de développer des technologies renouvelables pour produire des carburants chimiques facilement stockables (représentant aujourd’hui plus de 70 % de l’énergie finale consommée dans le monde), cet article s’est focalisé sur la production d’hydrogène solaire par photosynthèse artificielle. Les deux verrous principaux pour le développement de cette technologie qui font l’objet d’une intense recherche et qui seront au cœur des avancées de demain ont été présentées et analysés. Il s’agit tout d’abord d’un verrou en chimie pour la mise au point de photocatalyseurs efficaces, stables et bon marché pouvant réaliser l’oxydation de l’eau et la réduction des protons. Un autre verrou, en génie des procédés et énergétique cette fois, concerne le développement de prototypes et de démonstrateurs solaires à haute efficacité cinétique et énergétique, qui pourront monter en développement technologique et en échelle jusqu’à atteindre la maturité industrielle. Deux technologies coexistent sans que l’on puisse savoir aujourd’hui si l’une d’elles s’imposera dans le futur : les photoréacteurs dans lesquels le photocatalyseur est dissous ou en suspension en solution aqueuse, et les cellules photo-électrochimiques dans lesquelles l’oxydation de l’eau et la réduction des protons s’opèrent sur des électrodes où sont fixés les photo- et électrocatalyseurs. Ces deux technologies, bien que différentes, ont été présentées de façon unifiée, grâce au développement de modèles de connaissances, afin de démontrer qu’à quelques nuances près, elles font l’objet des mêmes paramètres clés d’ingénierie et de pistes d’optimisation qui ont ainsi pu être discutés. Ces modèles ont également permis d’évaluer les performances théoriques maximales qui pourront être atteintes par des procédés photoréactifs produisant directement de l’hydrogène à partir d’eau et d’énergie solaire. Ces calculs montrent que si les paris de la photocatalyse et du développement de technologies solaires innovantes à grande échelle sont gagnés, la photosynthèse artificielle est une voie prometteuse, qui s’imposera comme une technologie renouvelable efficace dans le mix énergétique de demain....