Des scientifiques ont découvert une « fuite » dans la photosynthèse qui pourrait remplir le réservoir d’énergie de l’humanité

Les scientifiques étudient la photosynthèse des plantes depuis des siècles, mais une équipe internationale pense avoir découvert de nouveaux secrets dans la grande machine de la nature qui pourrait révolutionner les carburants durables et lutter contre le changement climatique.

L’équipe affirme avoir déterminé qu’il est possible d’extraire une charge électrique au meilleur point possible de la photosynthèse. Cela signifie récolter le maximum d’électrons du processus pour une utilisation potentielle dans les réseaux électriques et certains types de batteries. Cela pourrait également améliorer le développement des biocarburants. Bien qu’il n’en soit qu’à ses débuts, les découvertes, rapportées dans la revue Nature, pourraient réduire les gaz à effet de serre dans l’atmosphère et fournir des informations pour améliorer les panneaux solaires photovoltaïques.

La percée clé est survenue lorsque les chercheurs ont observé le processus de photosynthèse à des échelles de temps ultrarapides.

« Nous pouvons prendre des photos à différents moments, ce qui nous permet d’observer les changements dans l’échantillon très, très rapidement – un million de milliards de fois plus rapidement que votre iPhone », a déclaré à CNET le Dr Tomi Baikie, du laboratoire Cavendish de l’Université de Cambridge.

L’équipe a utilisé une technique appelée spectroscopie d’absorption transitoire ultrarapide, qui peut être plus simplement comprise comme éclairant un échantillon avec des impulsions laser et enregistrant ce qui se passe à des intervalles extrêmement courts. Cela permet d’observer les électrons pendant qu’ils se déplacent tout au long du processus photosynthétique.

Des démonstrations précédentes ont connecté des cyanobactéries, des algues et d’autres plantes à des électrodes pour créer des cellules dites bio-photoélectrochimiques qui exploitent le processus photosynthétique pour générer de l’électricité.

Baikie a déclaré avoir été surpris de découvrir une voie de flux d’énergie jusque-là inconnue au début du processus qui pourrait permettre d’extraire la charge de manière plus efficace.

« Nous comptons sur les plantes pour tout ce que nous mangeons et tout l’air que nous respirons et peut-être pouvons-nous aussi utiliser leurs électrons. »

Les scientifiques ont découvert que l’endroit de la cellule où la photosynthèse commence était une « fuite » d’électrons. Dans la nature, cela pourrait protéger les plantes des parties nocives de la lumière du soleil.

La découverte de la nouvelle voie qui fuit pourrait également avoir des implications majeures pour la production de biocarburants renouvelables, généralement dérivés de plantes ou d’algues. Les biocarburants peuvent être neutres en carbone car ils absorbent le dioxyde de carbone lorsque les plantes poussent et le rejettent dans l’atmosphère lorsqu’ils sont brûlés, contrairement aux combustibles fossiles qui libèrent du carbone qui a été stocké profondément dans la Terre pendant des éternités. La quantité de carbone que le biocarburant ajoute ou soustrait à l’atmosphère dépend de la manière dont les plantes sont cultivées et de la manière dont le carburant est produit.

Ces recherches pourraient être utilisées pour développer des procédés plus efficaces de création de biocarburants.

« C’est une approche complètement nouvelle de la production de biocarburants. Nous recueillons des électrons à partir des points de photosynthèse les plus précoces et les plus puissants et les y redirigeons », a déclaré par e-mail la coordinatrice de la recherche, le Dr Jenny Zhang, également de Cambridge.

Zhang dit que d’autres ont tenté de récolter des électrons à partir d’un point antérieur du processus photosynthétique, mais ont conclu que c’était impossible. Elle dit qu’au début, l’équipe était convaincue qu’elle avait fait une erreur.

« Il nous a fallu du temps pour nous convaincre que nous l’avions fait », a déclaré Zhang dans un communiqué.

Cette percée promet essentiellement d’exploiter davantage l’incroyable efficacité de la photosynthèse lorsqu’il s’agit de transformer la lumière du soleil en énergie.

« Ce qui rend la photosynthèse vraiment spéciale, c’est son efficacité proche de 100% dans la conversion de la lumière en électrons », a expliqué Baikie. « En comprenant les mécanismes de la photosynthèse, nous pouvons utiliser ces connaissances pour nous inspirer à améliorer la technologie des cellules solaires existantes. »

En plus de produire de l’énergie plus efficacement, le réglage fin de la photosynthèse pourrait également permettre à l’utilisation des plantes de mieux absorber et stocker le dioxyde de carbone, contribuant ainsi à lutter contre le changement climatique.

Zhang imagine un avenir dans lequel puiser dans la photosynthèse nous permettra de « cultiver notre énergie comme nous cultivons notre nourriture », mais en le faisant via des organismes comme les cyanobactéries, qui ne nécessiteront pas de concurrence avec la production alimentaire.

En fait, dit-elle, les nouvelles connaissances tirées de cette recherche pourraient en fait donner un coup de pouce aux cultures en les rendant plus tolérantes à la lumière intense du soleil.

« À long terme, si nous pouvons générer de l’énergie renouvelable et des carburants à partir de matériaux vivants auto-générateurs et auto-recyclables, ce serait l’une des options les plus vertes que l’on puisse imaginer pour la durabilité. »