Photosynthèse artificielle sans piles : le nouveau système qui transforme le soleil, l'eau et le CO₂ en carburant

Une feuille artificielle, pour ainsi dire

La photosynthèse artificielle tente d’imiter, à sa manière, ce que font les plantes. Les plantes absorbent la lumière, l’eau et le CO₂ et produisent de l’énergie pour vivre. Ici, le raisonnement est différent, plus industriel : prendre ces mêmes ingrédients de base et les transformer en un combustible solaire utilisable.

Dans le cas étudié au Japon, le produit final est l’acide formique. Le nom peut paraître inconnu, mais l’idée est assez intuitive : au lieu d’utiliser le soleil uniquement lorsqu’il brille, il se transforme en une substance capable de conserver l’énergie. Une sorte de réservoir chimique, avec toutes les limitations et précautions que cela implique.

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Au cœur du système se trouve un électrolyseur. C'est l'appareil qui reçoit l'électricité des cellules solaires et l'utilise pour provoquer la réaction : l'eau et le CO₂ entrent dans le processus, l'acide formique en sort. Le problème, comme c’est souvent le cas avec le solaire, réside dans la continuité. La lumière change continuellement et l'appareil doit la suivre sans trop perdre en efficacité.

La pièce qui s'ajuste toute seule

Dans les systèmes traditionnels, un mécanisme appelé Maximum Power Point Tracking, en abrégé MPPT, est souvent utilisé. Le nom donne immédiatement envie de fermer la page, alors restons simples : c'est un régulateur qui aide le panneau solaire à fonctionner au meilleur endroit possible, en ajustant la tension et le courant en fonction des changements de lumière.

Ça marche, mais ça ajoute des morceaux. Des composants électroniques, des convertisseurs, souvent des batteries ou des systèmes de stabilisation sont nécessaires. Plus de pièces signifie plus de coûts, plus de complexité et plus de maintenance.

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Les chercheurs dirigés par Yasuo Matsubara et Yutaka Amao ont choisi une voie différente. Ils mettent dans l'électrolyseur un électrolyte solide avec une propriété utile : lorsqu'il chauffe, il laisse mieux passer le courant. Ainsi, à mesure que le soleil se lève et que le système chauffe, la résistance interne diminue et l’électricité circule plus facilement.

En termes encore plus simples : l'appareil détecte le changement de lumière par la chaleur et adapte son comportement. Sans batterie pour faire office de béquille. Sans unité de contrôle externe qui doit constamment tout corriger.

Dans l'ouvrage publié le EES Solairece mécanisme est défini comme MPPT chimique, c'est-à-dire un suivi du point de puissance maximale confié aux propriétés chimiques et physiques du système, plutôt qu'à l'électronique externe.

Cela fonctionne également en dehors du laboratoire

La partie la plus concrète concerne les tests en extérieur. Le prototype a été testé sous la lumière réelle du soleil et a continué à produire de l'acide formique à partir de l'eau et du CO₂ même lorsque l'intensité lumineuse changeait. Ce détail est important car le soleil dans les graphiques est bien rangé, le vrai beaucoup moins.

Il faut cependant lire les chiffres sans en faire un miracle. L'étude indique une utilisation de l'énergie photovoltaïque de 85 % et une efficacité solaire externe de 2 %, avec 0,1 kg d'acide formique produit en fonctionnement de jour. Ce sont des données intéressantes pour un prototype, encore loin d’être un système domestique prêt à être installé sur le balcon.

Le système avait déjà été démontré lors de l'Osaka-Kansai Expo 2025, dans le pavillon commun du groupe Iida et de l'université métropolitaine d'Osaka, où l'acide formique produit alimentait un petit diorama. Un tout petit exemple, presque comme une vitrine scientifique, mais utile pour clarifier le concept : la lumière est transformée en une substance capable de restituer de l'énergie.

Parce que ça peut être utile

L’énergie solaire présente un énorme avantage et un défaut tenace. Il produit de l’énergie propre lorsqu’il y a de la lumière, il faut alors la conserver. Les batteries constituent déjà aujourd’hui une réponse importante, notamment pour les habitations, les réseaux et la mobilité. Ces recherches suivent une autre voie : transformer directement une partie de l’énergie solaire en carburant chimique.

Toute la différence est là. Un système plus simple, avec moins d’électronique externe, pourrait devenir moins cher et plus facile à gérer. Le conditionnel reste obligatoire, car de nombreux contrôles s'effectuent entre un prototype et une technologie réellement répandue : durabilité des matériaux, sécurité, coûts, rendement à grande échelle, maintenance, intégration aux systèmes existants.

Il y a aussi un élément à garder à l'esprit : la recherche est liée à Iida Group Holdings et les travaux indiquent une demande de brevet japonais sur le système. Rien d’étrange pour une technologie ayant de possibles applications industrielles, à condition de lire le résultat pour ce qu’il est : une étape technique prometteuse, encore en phase de recherche.

La photosynthèse artificielle sans piles reste l’une des façons les plus fascinantes d’imaginer une autre utilisation de la lumière solaire. Ici, le pas en avant réside dans la simplicité : moins d'électronique, moins de supports externes, un électrolyseur qui utilise son propre chauffage pour mieux fonctionner. Pour l'instant, il n'éclaire pas une maison. Cela fait vivre une idée. Et cela suffit à regarder attentivement.

Source : EES Solar – Université métropolitaine d'Osaka