Proposer de nouvelles solutions de dépollution de l'eau et de l'air, produire des carburants solaires par photosynthèse artificielle : c’est l’enjeu du projet IPPON, portée par l’Institut des nanotechnologies (INL) de l’École Centrale de Lyon et coordonné par Christian Seassal, directeur de recherche à l’INL.
Doté d’un montant global de 1.2M€, dont une partie sera investie sur le site d’Écully, IPPON est l’un des six projets de l’IDEX Lyon-Saint-Étienne sélectionnés dans le cadre de l'appel « Scientific Breakthrough ». Les recherches se dérouleront sur une période de trois ans au sein de quatre laboratoires : l'INL, le Laboratoire Hubert Curien de Saint-Étienne, l'ILM (Institut Lumière Matière) à Villeurbanne et l'IRCELYON (Institut de recherches sur la catalyse et l'environnement de Lyon), rassemblant des chercheurs et enseignants-chercheurs du CNRS, de l'École Centrale de Lyon, de l'INSA de Lyon, de l'Université Jean-Monnet et de l'Université Claude Bernard Lyon 1.
Des spécialistes en physique, en ingénierie et en chimie vont concevoir, réaliser et étudier les propriétés optiques et thermiques de structures « photoniques » et « phononiques » et leur impact sur les réactions de photosynthèse artificielle. « IPPON vise à démontrer de nouveaux régimes de photocatalyse, particulièrement rapides et efficaces, grâce au piégeage de la lumière solaire », explique Christian Seassal, directeur de recherche à l'INL. « L’objectif est d’améliorer le rendement des réactions de photocatalyse, qui sont faibles aujourd’hui, en particulier lorsqu’il s’agit de générer des carburants solaires », ajoute le chercheur rattaché au CNRS.
Piéger la lumière dans des cristaux photoniques
La photocatalyse permet en effet d'accélérer certaines réactions chimiques. On active pour se faire un semi-conducteur à l'aide de l'énergie apportée par la lumière. Pour améliorer ce procédé, les chercheurs de l’INL, spécialistes de l’ingénierie de l’interaction entre lumière et matière, utilisent des cristaux photoniques, constitués de matière criblée de trous de quelques centaines de nanomètres de diamètre. « Lorsque la lumière interagit avec ces trous, elle est ralentie et réside plus longtemps dans le milieu actif. Cela permet de contrôler de façon plus efficace la photocatalyse », poursuit-il.
Le projet IPPON, à terme, pourrait ouvrir des perspectives très prometteuses pour la production de carburants grâce au stockage de l’énergie du soleil ou d’unités de dépollution. « Grâce aux réactions chimiques activées par la lumière, les composés organiques volatiles, pesticides et autres polluants pourraient ainsi être dégradés ou transformés en produits valorisables », précise Christian Seassal. En ce qui concerne la conversion de l’énergie solaire, le projet ambitionne de parvenir à l’objectif fixé par la Commission européenne : atteindre le seuil de 5 % de rendement pour des réactions photocatalytiques comme la photosynthèse artificielle.
