Des chercheurs de Caltech ont mis au point un système innovant qui repose sur un réacteur photothermocatalytique à petite échelle qui fonctionne exclusivement grâce à l’énergie solaire. Contrairement aux méthodes traditionnelles qui reposent sur l’électricité ou les combustibles fossiles pour produire du carburant, ce réacteur utilise la chaleur solaire pour déclencher les réactions chimiques nécessaires à la production de carburant pour avions.
Le cœur de cette innovation réside dans un absorbeur solaire multicouche, conçu pour maximiser l’absorption de la chaleur et minimiser les pertes. Ce dispositif est constitué de plusieurs matériaux, notamment du silicium, du germanium et de l’or, déposés sur une base en argent. Une fenêtre en quartz permet à la lumière solaire d’entrer et une couche sous vide optimise l’isolation thermique. Grâce à cette structure sophistiquée, le réacteur est capable d’atteindre des températures pouvant aller jusqu’à 249°C sous un ensoleillement direct.
Cette technologie solaire se distingue clairement des technologies solaires concentrées, qui visent à concentrer la chaleur de plusieurs centaines de soleils. Elle constitue plutôt une solution complémentaire, idéale pour les régions où l’énergie solaire concentrée ne serait pas envisageable. Ce réacteur est conçu pour maximiser l’efficacité en captant un maximum de chaleur tout en maintenant des températures suffisamment élevées pour déclencher des réactions chimiques catalytiques, essentielles à la production de carburant.
L’une des avancées les plus fascinantes de cette technologie est la capacité du réacteur à transformer l’éthylène en alcènes plus complexes. L’éthylène, une petite molécule d’hydrocarbure, peut être transformé en chaînes d’alcènes contenant de 7 à 26 atomes de carbone, qui correspondent exactement aux propriétés des carburants utilisés dans les avions. Ce processus, appelé oligomérisation, est désormais réalisable sans recourir à des combustibles fossiles ni à l’électricité externe. Dans la plupart des systèmes traditionnels de production de carburant, des combustibles fossiles sont brûlés ou de l’électricité est utilisée pour initier des réactions chimiques. Avec cette nouvelle technologie, c’est la chaleur générée par l’énergie solaire qui permet de réaliser directement ces réactions chimiques. Cela ouvre la voie à une aviation complètement durable, sans recours aux énergies polluantes.
Cette innovation pourrait changer la donne dans un secteur aussi difficile à décarboner que l’aviation. L’industrie aérienne est responsable d’une part importante des émissions mondiales de CO2, et réduire ces émissions a toujours été un défi majeur. Cependant, avec cette nouvelle technologie, la possibilité d’une aviation neutre en carbone devient de plus en plus concrète. La combinaison de l’énergie solaire et de la chimie catalytique offre une solution viable pour remplacer les carburants fossiles. En plus de cela, l’équipe de Caltech poursuit ses recherches et a réalisé d’importants progrès dans la production d’éthylène à partir de dioxyde de carbone (CO₂), d’eau et de lumière solaire uniquement. Cela signifie que, dans un avenir proche, il pourrait être possible de créer ce carburant durable en utilisant exclusivement des ressources naturelles et de l’énergie solaire, créant ainsi une boucle entièrement renouvelable et neutre en carbone.
