Des chercheurs américains ont commencé à explorer le vaste potentiel des points quantiques nanoscopiques pour compenser les émissions carbones et les transformer en plastiques ou biocarburants.

Des scientifiques ont mis au point des organismes hybrides qui utilisent le dioxyde de carbone et l’azote ambiants pour produire divers plastiques et carburants.

La recherche entreprise par des chercheurs américains de l’université du Colorado constitue la première étape prometteuse vers la séquestration du carbone à faible coût et la fabrication écologique des produits chimiques.

Un dispositif fonctionnant grâce à la photosynthèse

En utilisant des points quantiques activés par la lumière pour déclencher des enzymes particulières dans les cellules microbiennes, les chercheurs ont pu créer des « usines vivantes » qui consomment du dioxyde de carbone nocif et le convertissent en produits utiles tels que du plastique biodégradable, de l’essence, de l’ammoniac et du biodiesel.

« L’innovation témoigne de la puissance des processus biochimiques », a déclaré Prashant Nagpal, professeur adjoint à l’université du Colorado à Boulder, aux États-Unis.

« Nous examinons une technique qui pourrait améliorer la capture de CO2 pour lutter contre le changement climatique et pourrait même remplacer un jour potentiellement la fabrication à forte intensité de carbone pour les plastiques et les carburants », espère Prashant Nagpal.

Le projet a été lancé en 2013, lorsque les chercheurs ont commencé à explorer le vaste potentiel des points quantiques nanoscopiques, qui sont de minuscules semi-conducteurs similaires à ceux utilisés dans les téléviseurs. Les points quantiques peuvent être injectés passivement dans les cellules et sont conçus pour se lier et s’auto-assembler aux enzymes souhaitées, puis activer ces enzymes sur commande en utilisant des longueurs d’onde de lumière spécifiques.

Désormais, l’exposition à la lumière solaire indirecte, même en petite quantité, activerait l’appétit en CO2 des microbes, sans qu’il soit nécessaire de recourir à une source d’énergie ou de nourriture pour effectuer les conversions biochimiques à forte intensité énergétique. « Chaque cellule fabrique des millions de ces produits chimiques et nous avons montré qu’ils pouvaient dépasser leur rendement naturel de près de 200% », indique le scientifique.

Les microbes, qui reposent dans l’eau, libèrent le produit obtenu à la surface, où ils peuvent être éliminés et récoltés pour la fabrication. Différentes combinaisons de points et de lumière produisent différents produits : les longueurs d’ondes vertes font que les bactéries consomment de l’azote et produisent de l’ammoniac, tandis que les longueurs d’ondes plus rouges permettent aux microbes de se régaler de CO2 pour produire du plastique.

Un moyen de compenser sa propre empreinte carbone

Le processus montre également des signes prometteurs d’opération à grande échelle. L’étude a révélé que même lorsque les usines microbiennes étaient activées de manière cohérente pendant des heures, elles ne présentaient que peu de signes d’épuisement, ce qui indique que les cellules peuvent se régénérer et limiter ainsi la nécessité de la rotation. Selon Prashant Nagpal, le scénario futuriste idéal serait que les particuliers et les entreprises acheminent leurs émissions de CO2 directement vers un bassin de rétention voisin, où les microbes les convertiraient en bioplastique.

Les propriétaires seraient en mesure de vendre le produit qui en résulte en en tirant un petit bénéfice, tout en compensant leur propre empreinte carbone. « Même si les marges sont faibles et qu’il ne peut pas concurrencer la pétrochimie sur la base des coûts purs, cela présente toujours un avantage sociétal », revendique Prashant Nagpal.

« Si nous pouvions convertir même une petite fraction des bassins locaux, cela aurait un impact considérable sur la production de carbone des villes. Cela ne demanderait pas un grand effort à la population. Beaucoup fabriquent déjà de la bière chez eux, et ce n’est pas plus compliqué », a-t-il déclaré.