{"id":62545,"date":"2024-11-10T12:00:00","date_gmt":"2024-11-10T12:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/senegal\/politique\/fusion-nucleaire-photosynthese-artificielle-biocarburants-energies-de-demain-ou-de-jamais"},"modified":"2024-11-11T06:34:14","modified_gmt":"2024-11-11T06:34:14","slug":"fusion-nucleaire-photosynthese-artificielle-biocarburants-energies-de-demain-ou-de-jamais","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/senegal\/toutes-les-actualites\/fusion-nucleaire-photosynthese-artificielle-biocarburants-energies-de-demain-ou-de-jamais","title":{"rendered":"Fusion nucl\u00e9aire, photosynth\u00e8se artificielle, biocarburants : \u00e9nergies de demain ou de jamais ?"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – Senegal. <\/strong><\/span>Depuis des de\u0301cennies, c\u2019est le me\u0302me refrain. On nous promet un nucle\u0301aire plus su\u0302r et sans de\u0301chets, des syste\u0300mes capables de transformer l\u2019e\u0301nergie solaire en e\u0301nergie chimique comme le font les plantes, des carburants neutres en carbone. Et des solutions existent, du moins dans la litte\u0301rature scientifique. Alors, pourquoi ne sont-elles pas sur le marche\u0301 ?<\/b><\/p>\n

En matie\u0300re de de\u0301veloppement technologique, dire \u201ceure\u0302ka\u201d ne suffit pas. Entre une ide\u0301e et son de\u0301ploiement, le parcours est long, souvent sinueux, toujours incertain. Prenons la fusion nucle\u0301aire: on en parle depuis les anne\u0301es 1950. A\u0300 l\u2019occasion de la premie\u0300re confe\u0301rence Atoms for Peace, en 1955, le physicien nucle\u0301aire indien Homi J. Bhabha l\u2019assurait: \u201cJ\u2019ose pre\u0301dire qu\u2019une me\u0301thode sera trouve\u0301e pour libe\u0301rer l\u2019e\u0301nergie de fusion de manie\u0300re contro\u0302le\u0301e dans les deux prochaines de\u0301cennies.\u201d Soixante-dix ans plus tard, on n\u2019a toujours pas \u201cmis le soleil en bouteille\u201d de manie\u0300re industrielle.<\/p>\n

Thierry Pussieux, directeur de\u0301le\u0301gue\u0301 a\u0300 la coordination du Commissariat a\u0300 l\u2019e\u0301nergie atomique et aux e\u0301nergies alternatives (CEA) pour le projet Iter instrument expe\u0301rimental de fusion, explique: \u201cIl a fallu imaginer les technologies capables de cre\u0301er les conditions de la re\u0301action thermonucle\u0301aire et de les maintenir dans la dure\u0301e.\u201d Tout en consommant moins d\u2019e\u0301nergie que la re\u0301action n\u2019en produit. Un tel syste\u0300me n\u2019existe pas encore…<\/p>\n

Fusion nucle\u0301aire<\/b><\/p>\n

Contrairement a\u0300 la fission nucle\u0301aire, qui casse les atomes, il s\u2019agit de fusionner des atomes le\u0301gers, des variants \u2013 ou isotopes \u2013 de l\u2019hydroge\u0300ne (deute\u0301rium et tritium) pour former des atomes plus lourds (de l\u2019he\u0301lium) et des neutrons, c\u2019est-a\u0300-dire de l\u2019e\u0301nergie. Pour cela, il faut cre\u0301er un plasma, un e\u0301tat de la matie\u0300re ou\u0300 les atomes sont tre\u0300s libres et peuvent s\u2019entrechoquer pour fusionner. Il apparai\u0302t lorsque la matie\u0300re est chauffe\u0301e a\u0300 150 millions de degre\u0301s Celsius, c\u2019est-a\u0300-dire lorsqu\u2019on lui impose une tre\u0300s grande pression. Deux me\u0301thodes le permettent: le confinement magne\u0301tique \u2013 avec des machines appele\u0301es \u201ctokamak\u201d ou \u201cstellarator\u201d \u2013 et le confinement inertiel \u2013 ou\u0300 des lasers produisent des ondes de choc qui compriment la matie\u0300re par inertie.<\/p>\n

Le premier plasma d\u2019Iter ne verra pas le jour avant… 2033<\/b><\/p>\n

Le premier syste\u0300me de recherche a\u0300 vocation de production e\u0301nerge\u0301tique e\u0301tait europe\u0301en: Joint European Torus (JET), un re\u0301acteur par confinement magne\u0301tique installe\u0301 a\u0300 Abingdon (Royaume-Uni). En novembre 1991, il a produit la premie\u0300re fusion contro\u0302le\u0301e de l\u2019histoire de l\u2019humanite\u0301. Elle a dure\u0301 une seconde. En 1997, JET a battu ses propres records en produisant 22 me\u0301gajoules avec une re\u0301action de 5 secondes. Le ratio entre l\u2019e\u0301nergie injecte\u0301e pour produire le plasma et l\u2019e\u0301nergie ge\u0301ne\u0301re\u0301e par la re\u0301action thermonucle\u0301aire e\u0301tait alors de 0,65 ; bien loin des re\u0301sultats supe\u0301rieurs a\u0300 1 indispensables a\u0300 tous les syste\u0300mes de production e\u0301nerge\u0301tique.<\/p>\n

Le meilleur ratio a e\u0301te\u0301 enregistre\u0301 au National Ignition Facility (NIF) de Livermore (Californie), une installation militaire du de\u0301partement de l\u2019E\u0301nergie ame\u0301ricain. Il utilise le confinement inertiel pour produire la fusion. \u201cLe NIF n\u2019a pas pour vocation premie\u0300re de produire de l\u2019e\u0301nergie. Il s\u2019inscrit dans le programme de dissuasion nucle\u0301aire des E\u0301tats-Unis\u201d, pre\u0301cise Thierry Pussieux. Il a ge\u0301ne\u0301re\u0301 1,5 fois plus d\u2019e\u0301nergie qu\u2019il n\u2019en avait rec\u0327ue, par deux fois, en de\u0301cembre 2022 et juillet 2023. Mais la re\u0301action n\u2019a dure\u0301 que quelques milliardie\u0300mes de seconde…<\/p>\n

Prochaine e\u0301tape: Iter. Base\u0301e a\u0300 Cadarache (Bouches-du-Rho\u0302ne), cette installation de recherche rassemble 35 nations de\u0301termine\u0301es a\u0300 construire le premier re\u0301acteur capable de produire une fusion pendant plus de 400 secondes, avec un ratio d\u2019efficacite\u0301 de 10. \u201cC\u2019est le premier du genre ! Et c\u2019est la\u0300 que re\u0301side toute la difficulte\u0301. Personne n\u2019a jamais construit une telle machine\u201d, insiste Thierry Pussieux. Le chantier, titanesque, connai\u0302t des retards, lie\u0301s au de\u0301veloppement technologique, a\u0300 des pie\u0300ces de\u0301fectueuses, a\u0300 l\u2019assemblage de structures produites inde\u0301pendamment, car chaque nation contribue au projet en fabriquant certains e\u0301le\u0301ments. \u201cLe ge\u0301nie des proce\u0301de\u0301s, c\u2019est-a\u0300-dire la science de la manie\u0300re dont on rend possibles les choses, est souvent oublie\u0301\u201d, analyse Claire Le Renard, sociologue a\u0300 l\u2019E\u0301cole nationale des ponts et chausse\u0301es.<\/p>\n

Le premier plasma, initialement pre\u0301vu en 2025, ne verra pas le jour avant 2033. Pour la production d\u2019e\u0301nergie a\u0300 plein re\u0301gime, la nouvelle e\u0301che\u0301ance est 2036. Et les habitants de la re\u0301gion n\u2019en verront pas un e\u0301lectron. \u201cCe n\u2019est pas un de\u0301monstrateur de production e\u0301nerge\u0301tique, mais une installation de recherche visant a\u0300 en prouver la faisabilite\u0301\u201d, rappelle Thierry Pussieux. Ses donne\u0301es permettront a\u0300 d\u2019autres de de\u0301marrer les premiers de\u0301monstrateurs industriels, les \u201cde\u0301mos\u201d.<\/p>\n

En Chine, on devine sur les images satellite que les fondations du projet Best sont creuse\u0301es. Au Royaume-Uni, la construction du de\u0301mo Step est annonce\u0301e a\u0300 West Burton a\u0300 partir de 2030. Quant au programme europe\u0301en, il a de\u0301ja\u0300 un nom original !, Demo. Et les nations ne sont pas les seules a\u0300 s\u2019engager. \u201cDe tre\u0300s nombreuses start-up se lancent dans la fusion. Cela acce\u0301le\u0300re les de\u0301veloppements, mais les promesses avant 2050 ne semblent pas re\u0301alistes\u201d, tempe\u0300re Thierry Pussieux. Suivez son regard vers Commonwealth Fusion System, une entreprise qui a leve\u0301 plus de 1,5 milliard d\u2019euros aupre\u0300s de Bill Gates et Google et qui claironne que la construction de son re\u0301acteur commercial de\u0301butera en 2025.<\/p>\n

La feuille artificielle est reste\u0301e un objet de laboratoire<\/b><\/p>\n

\u201cFake it until you\u2019ll make it\u201d (\u201cFaites semblant jusqu\u2019a\u0300 ce que c\u0327a marche\u201d), dit l\u2019aphorisme. Car en matie\u0300re de de\u0301veloppement technologique, les promesses n\u2019engagent que ceux qui y investissent. Les supporteurs de la feuille artificielle de Daniel Nocera ne diront pas le contraire. Ce chercheur du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a fait les gros titres de la presse scientifique au de\u0301but des anne\u0301es 2010 avec un syste\u0300me de photosynthe\u0300se artificielle.<\/p>\n

E\u0301ric Puzenat, chimiste a\u0300 l\u2019Institut de recherches sur la catalyse et l\u2019environnement de Lyon (IrceLyon), se souvient: \u201cIl e\u0301tait tre\u0300s prolixe sur son concept, apportant de nombreuses explications the\u0301oriques. Mais quand on a essaye\u0301 de reproduire ses expe\u0301riences, on n\u2019a pas obtenu les me\u0302mes rendements.\u201d Et la feuille artificielle de Daniel Nocera est reste\u0301e un objet de laboratoire…<\/p>\n

Le concept n\u2019est pas enterre\u0301 pour autant. Les promesses de la photosynthe\u0300se artificielle sont trop belles. Alors qu\u2019un panneau photovoltai\u0308que convertit environ 20 % de l\u2019e\u0301nergie solaire rec\u0327ue, \u201cavec la photosynthe\u0300se artificielle, il n \u2018y a pas de limites physiques fondamentales, assure Yulia Pushkar, biophysicienne au Colle\u0300ge des sciences de l\u2019Universite\u0301 de Purdue (Indiana). On peut tre\u0300s facilement imaginer un syste\u0300me efficace a\u0300 60 %, car il existe de\u0301ja\u0300 un pre\u0301ce\u0301dent avec la photosynthe\u0300se naturelle.\u201d Mais de nombreux proble\u0300mes demeurent.<\/p>\n

D\u2019abord, la photosynthe\u0300se produit du dioxyge\u0300ne, ce qui oxyde les syste\u0300mes e\u0301lectroniques. Pour y reme\u0301dier, il est possible d\u2019e\u0301vacuer rapidement les produits de la re\u0301action, avec des membranes par exemple, mais cela re\u0301duit le rendement global. Autre e\u0301cueil: la lumie\u0300re. Contrairement aux plantes, les mate\u0301riaux disponibles pour fabriquer des re\u0301acteurs de photosynthe\u0300se sorte de puces non pas e\u0301lectroniques, mais photochimiques n\u2019utilisent pas la quasi-totalite\u0301 du spectre lumineux. \u201cLa plupart de nos mate\u0301riaux captent bien la lumie\u0300re entre les UV et les longueurs d\u2019onde de lumie\u0300re bleue, mais avec de mauvais rendements, pre\u0301cise E\u0301ric Puzenat. On peut aussi utiliser des semi-conducteurs qui incorporent une plus large gamme de longueurs d\u2019onde, mais dans ce cas, une partie de l\u2019e\u0301nergie est dissipe\u0301e sous forme de chaleur ou d\u2019onde acoustique.\u201d Pour le spe\u0301cialiste, \u201cil faut une rupture, une de\u0301couverte incroyable, tre\u0300s probablement de nouveaux mate\u0301riaux ou compose\u0301s\u201d.<\/p>\n

Et de\u0301sormais, on doit penser a\u0300 l\u2019impact environnemental des innovations. \u201cAujourd\u2019hui on pre\u0302te attention a\u0300 la disponibilite\u0301 des e\u0301le\u0301ments que l\u2019on utilise, a\u0300 leur facilite\u0301 d\u2019acce\u0300s ge\u0301ologique ou ge\u0301opolitique. Si l\u2019on imagine de\u0301ployer de la photosynthe\u0300se artificielle a\u0300 grande e\u0301chelle, il faudra de grandes surfaces, de grandes quantite\u0301s de mate\u0301riaux. Il est essentiel de l\u2019anticiper\u201d, admet E\u0301ric Puzenat.<\/p>\n

Photosynthe\u0300se artificielle<\/b><\/p>\n

Pour vivre, les plantes utilisent une e\u0301nergie chimique produite par photosynthe\u0300se, en associant du CO2, une mole\u0301cule d\u2019eau et la lumie\u0300re du soleil. La photosynthe\u0300se artificielle s\u2019inspire de cette re\u0301action. Il s\u2019agit de produire une mole\u0301cule contenant davantage d\u2019e\u0301nergie que les compose\u0301s initiaux avec un me\u0301lange de CO2, d\u2019eau et de lumie\u0300re. En anglais, on re\u0301sume ce proce\u0301de\u0301 par l\u2019expression \u201cpower to chemical\u201d, la conversion de l\u2019e\u0301nergie en produits chimiques, faciles a\u0300 stocker et a\u0300 inte\u0301grer dans l\u2019industrie, comme du me\u0301thanol ou de l\u2019hydroge\u0300ne.<\/p>\n

Un premier vol transatlantique propulse\u0301 inte\u0301gralement aux biocarburants<\/b><\/p>\n

Les e\u0301nergies de demain ne sont a\u0300 l\u2019e\u0301vidence pas confronte\u0301es aux me\u0302mes de\u0301fis que celles d\u2019hier. Elles doivent concurrencer les syste\u0300mes existants. C\u2019est ce qui entrave l\u2019arrive\u0301e des biocarburants dits \u201cde troisie\u0300me ge\u0301ne\u0301ration\u201d, produits a\u0300 partir d\u2019algues ou de de\u0301chets organiques. Lorsque le prix du pe\u0301trole e\u0301tait a\u0300 son maximum, en 2008, d\u2019importants re\u0301sultats scientifiques ont e\u0301te\u0301 e\u0301tablis. Le de\u0301fi n\u2019est plus la\u0300. \u201cTechniquement, on y est\u201d, re\u0301sume ainsi Dorothe\u0301e Laurenti, chimiste a\u0300 IrceLyon. On sait me\u0302me produire des carburants durables d\u2019aviation, comme l\u2019illustre le premier vol transatlantique (Londres-New York) propulse\u0301 inte\u0301gralement aux biocarburants (a\u0300 base d\u2019huile de cuisson usage\u0301e), le 28 novembre 2023. Tout est pre\u0302t ? Non.<\/p>\n

\u201cCes techniques cou\u0302tent tre\u0300s cher, reconnai\u0302t la chercheuse. Et si l\u2019on prend en compte tout le proce\u0301de\u0301, on e\u0301met autant de CO2 qu\u2019avec des e\u0301nergies fossiles.\u201d Jean-Paul Cadoret, spe\u0301cialiste des microalgues, pre\u0301cise: \u201cLa re\u0301glementation et les financeurs imposent des normes tre\u0300s strictes quant a\u0300 l\u2019impact environnemental. Impossible de concurrencer le pe\u0301trole dans ces conditions.\u201d Les nouveaux proce\u0301de\u0301s doivent de\u0301montrer leur supe\u0301riorite\u0301 sur les fossiles sur tous les plans, y compris e\u0301conomique. \u201cProduire, a\u0300 partir de microalgues, des huiles a\u0300 30 ou 40 euros le litre pour les bru\u0302ler, c\u0327a n\u2019a pas de sens\u201d, reconnai\u0302t Jean-Paul Cadoret.<\/p>\n

\u201cUne solution est d\u2019exploiter les algues pour e\u0301laborer un produit a\u0300 forte valeur ajoute\u0301e, comme un principe actif cosme\u0301tique, et d\u2019utiliser le reste pour les biocarburants\u201d, comple\u0300te Dorothe\u0301e Laurenti. De tre\u0300s nombreuses start-up se sont engage\u0301es dans cette voie. Les proce\u0301de\u0301s de transformation demandent aussi a\u0300 e\u0302tre optimise\u0301s. \u201cNous avons besoin de la volonte\u0301 industrielle pour nous projeter dans les prochaines e\u0301tapes du de\u0301veloppement des biocarburants, tel le changement d\u2019e\u0301chelle\u201d, souffle la chercheuse.<\/p>\n

Les pe\u0301troliers sont en ligne de mire. Non seulement les biocarburants peuvent remplacer certains de leurs produits, mais ils leur empruntent aussi des infrastructures, comme a\u0300 la Me\u0300de, pre\u0300s de Marseille, ou\u0300 TotalEnergies a reconverti une de ses raffineries en bioraffinerie. Ils pre\u0301sentent les biocarburants comme une cle\u0301 de leur avenir. \u201cMais les industriels ne publient pas leurs re\u0301sultats, donc ne sait pas trop ce qu\u2019ils font. Est-ce qu\u2019ils effectuent des recherches solides ? On n\u2019en sait rien\u201d, poursuit la chimiste. On peut se demander a\u0300 quel point ces entreprises pre\u0301parent vraiment la transition. Entre de\u0301fis scientifiques et concurrences strate\u0301giques, difficile de savoir quelles solutions aboutiront demain.<\/p>\n

Biocarburants de 3e ge\u0301ne\u0301ration<\/b><\/p>\n

Apre\u0300s les biocarburants issus des plantes cultive\u0301es a\u0300 cette fin (premie\u0300re ge\u0301ne\u0301ration), apre\u0300s ceux qui utilisent les rares de\u0301chets agricoles (deuxie\u0300me ge\u0301ne\u0301ration), la recherche mise tout sur les biocarburants de troisie\u0300me ge\u0301ne\u0301ration, produits a\u0300 partir d\u2019algues ou d\u2019autres micro-organismes. L\u2019avantage des algues: elles sont riches en lipides \u2013 autant de re\u0301serves d\u2019e\u0301nergie \u2013 et se de\u0301veloppent rapidement. Elles e\u0301pargnent les terres agricoles, leur culture n\u2019entrant pas en compe\u0301tition avec le syste\u0300me alimentaire. Pour les transformer en carburants, il existe deux solutions: soit par digestion enzymatique, comme n\u2019importe quelle forme de biomasse, pour produire du me\u0301thane ou d\u2019autres compose\u0301s e\u0301nerge\u0301tiques ; soit en de\u0301tournant leur me\u0301tabolisme pour qu\u2019elles produisent elles-me\u0302mes des mole\u0301cules a\u0300 haute valeur e\u0301nerge\u0301tique.<\/p>\n

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Africa-Press – Senegal. Depuis des de\u0301cennies, c\u2019est le me\u0302me refrain. On nous promet un nucle\u0301aire plus su\u0302r et sans de\u0301chets, des syste\u0300mes capables de transformer l\u2019e\u0301nergie solaire en e\u0301nergie chimique comme le font les plantes, des carburants neutres en carbone. Et des solutions existent, du moins dans la litte\u0301rature scientifique. 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