La photosynthèse artificielle consiste à tenter de reproduire le processus de
 photosynthèse à l'aide de feuilles artificielles capables de porter les
 réactions chimiques à l'oeuvre chez les végétaux.

 Si les chimistes pouvaient utiliser une photosynthèse artificielle, il en
 résulterait d'énormes potentialités d'utilisation de l'énergie solaire à grande
 échelle. Beaucoup de recherches sont en cours à cet égard. Une molécule
 artificielle restant polarisée suffisamment longtemps pour interagir avec les
 autres molécules n'a pas encore été trouvée, mais les recherches sont
 prometteuses.
 Cependant, les tentatives pour reproduire à l'identique la photosynthèse se
 sont toutes soldées par des échecs, d'une part parce que le rendement est trop
 faible (1 %), mais surtout parce que les molécules organiques sont très
 fragiles - ce qui explique que certaines d'entre elles soient renouvelées
 outes les  heures !
 C'est pourquoi les chimistes se sont fixés 2 objectifs : produire non pas des
 sucres mais des carburants, et augmenter le rendement du processus : pour être
 rentable au niveau industriel, la photosynthèse artificielle devra atteindre au
 moins 15 % [11/2015].

 L'intérêt d'une photosynthèse artificielle serait non seulement de produire
 directement un carburant capable de dégager de l'énergie, mais aussi de stocker
 l'énergie classique lorsqu'elle est produite en excès, permettant ainsi
 d'adapter la fourniture d'énergie à la demande, en heures de pointe comme en
 heures creuses.
 Ainsi, les plantes stockent une partie du rayonnement solaire sous forme de
 molécules carbonées, les sucres, qui concentrent beaucoup d'énergie dans leurs
 liaisons chimiques : cette énergie est libérée lors de processus chimiques
 comme la respiration.
 Les chimistes envisagent plutôt des carburants que des sucres pour stocker
 l'énergie au sein de molécules.

 Les chercheurs américains John Turner et Oscar Khasalev sont ainsi parvenu dès
 la fin des années 1990 à produire de l'hydrogène avec un rendement de 10 %, en
 branchant un panneau solaire sur un catalyseur - mais le dispositif utilise des
 métaux rares et coûteux et ne fonctionne pas plus d'une journée !
 En 2011, le chercheur américain Daniel Nocera (MIT) a mis au point un système
 tout-en-un, sorte de "feuille articielle", fonctionnant à l'eau du robinet et
 produisant de l'hydrogène sur une face et de l'oxygène sur l'autre, tout cela à
 température ambiante.  Et le système fonctionne pendant plusieurs mois !
 Cette feuille artificielle est constituée d'une couche de silicium faisant
 office de panneau solaire et recouverte de catalyseurs bon marché à base de
 cobalt, nickel, molybdène et zinc.  Son rendement atteint aujourd'hui 12 %.
 D'autres procédés similaires ont été mis au point depuis.

 Malheureusement, le marché ne semble pas encore prêt pour passer à l'hydrogène,
 les infrastructures actuelles étant conçues pour le pétrole...
 D'où la course à la mise au point d'une feuille artificielle capable de
 produire directement du carburant carboné liquide !
 Daniel Nocera a ainsi annoncé début 2015 avoir conçu une "feuille bionique" qui
 produit de l'isopropanol avec un rendement de 10 % : il a adjoint à sa feuille
 artificielle des bactéries Ralstonia eutropha génétiquement modifiées qui se
 nourrissent de l'hydrogène produit !
 Une équipe américaine du Lawrence-Berkeley National Laboratory utilise elle
 aussi des bactéries pour produire du méthane.
 Mais tant qu'un rendement de 15 % n'est pas atteint, le passage à l'échelle
 industrielle n'est pas envisageable...
 Ces dispositifs à base de bactéries OGM annoncent pourtant une révolution,
 puisqu'ils pourraient remplacer un jour tout un pan de la pétrochimie en
 produisant avec de l'eau de mer tout type de molécules comme le plastique,
 les médicaments ou les engrais [11/2015].

 La consommation d'énergie mondiale est de 20 térawatts, et pourrait atteindre
 les 28 TW d'ici 2050, alors que l'énergie solaire qui parvient sur Terre est de
 100 000 térawatts par an, et que les plantes stockent 100 térawatts par an
 grâce à la photosynthèse [11/2015].

 Le professeur Nocera du MIT a amélioré le rendement de sa feuille bionique :
 son alliage nickel-molybdène-zinc provoquait une réaction de l'oxygène qui
 détruisait l'ADN des bactéries OGM utilisées pour convertir l'hydrogène produit
 en isopropanol. Pour y pallier, il utilise maintenant du phosphate de cobalt,
 permettant au rendement d'atteindre 10 % [06/2016].

 La photosynthèse des végétaux a augmenté de 30 % au cours du XXe siècle : une
 conséquence du réchauffement climatique [06/2017].