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Des enzymes pour une production industrielle et propre d'hydrogène

Pour la première fois, une équipe de recherche du CEA, du Collège de France, du CNRS et de l'Université Joseph Fourier à Grenoble, vient de mettre au point un procédé inédit et efficace qui permet d'activer in vitro une enzyme, l'hydrogénase, présente dans des microorganismes qui utilisent l'hydrogène comme source d'énergie.

Ceci a été possible grâce à la combinaison d'approches de chimie biomimétique et de chimie des protéines. En termes d'applications, ces résultats permettront d'exploiter la grande variété des enzymes hydrogénases issues de la biodiversité, voire à plus long terme « d'inventer » des enzymes artificielles, catalyseurs potentiels pour les piles à combustible ou pour la production d'hydrogène à partir d'énergies renouvelables.

La production d’hydrogène par électrolyse de l’eau et son exploitation ultérieure comme carburant, par exemple dans les piles à combustibles, offrent des perspectives intéressantes dans le domaine du stockage des énergies, notamment renouvelables. Mais ces techniques à la fois performantes et prometteuses nécessitent l’utilisation de catalyseurs à base de métaux nobles, chers et peu abondants, comme le platine.

Il faut donc trouver des solutions alternatives. Certains microorganismes, notamment des micro-algues, sont capables de produire de l’hydrogène ou d’utiliser l’hydrogène comme source d’énergie pour alimenter leur métabolisme. Ils utilisent comme catalyseur des métalloenzymes, à base de métaux abondants comme le fer.

Ces métalloenzymes douées de propriétés catalytiques remarquables sont appelées hydrogénases. Elles représentent aujourd’hui des alternatives naturelles au platine pour l’élaboration de bioélectrolyseurs ou de biopiles à combustible de plus en plus efficaces.

Pour réaliser cette percée, les chercheurs se sont appuyés sur une approche multidisciplinaire combinant chimie organométallique et biomimétique, chimie des protéines et spectroscopies. Cette activation « artificielle » des hydrogénases ouvre de formidables perspectives tant en termes de recherche fondamentale qu’en termes d’applications. 

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

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