Il ne fait pas de doute que la source d'énergie renouvelable la plus abondante, très largement supérieure aux contributions potentielles de l'énergie éolienne, géothermique ou hydroélectrique par exemple, est l'énergie solaire (leçon introductive). La chimie, en conduisant à l'élaboration de matériaux originaux et performants, va contribuer lourdement aux nouvelles technologies solaires. Une façon d'exploiter cette énergie est de la transformer en énergie électrique à travers la technologie photovoltaique. Ceci sera illustré par deux séminaires de F. Odobel et D. Lincot. Une autre stratégie est de transformer l'énergie lumineuse en énergie chimique, de la stocker sous la forme d'un carburant chimique, par exemple l'hydrogène. Ce dernier constitue, on le sait, un carburant très intéressant, à la fois en raison de la grande quantité d'énergie qu'il restitue lors de son oxydation (piles à combustibles) et du fait que le seul sous-produit de cette oxydation est l'eau. Une grande partie du cours portera la question de la production et l'utilisation de l'hydrogène et sur les hydrogénases, des biocatalyseurs fascinants du point de vue de leur structure et de leur réactivité. C. Léger notamment donnera un séminaire sur les propriétés électrochimiques de ces enzymes et J. Fontecilla-Camps discutera plus particulièrement de cette classe d'enzymes qui manipulent des gazs et de leur importance à l'origine de la vie.
La conversion de l'énergie solaire en carburant est en fait admirablement réalisée par le monde vivant qui utilise en permanence le soleil pour transformer l'eau et le dioxyde de carbone en molécules à haute valeur énergétique qu'on retrouve dans la biomasse. Le domaine des biocarburants sera évoqué par G. Peltier. Certains organismes vivants ont même la capacité de réaliser une simple photolyse de l'eau: ils utilisent l'énergie solaire pour transformer l'eau en oxygène et en hydrogène, un véritable tour de force quand on sait que l'eau n'absorbe pas les photons du soleil et que les processus mis en jeu dans cette photolyse sont des processus multiélectroniques très complexes. Pour ce faire ces microorganismes ont élaboré des systèmes enzymatiques incroyablement sophistiqués et efficaces pour collecter les photons lumineux, traduire cette absorption de lumière en énergie chimique et pour catalyser les réactions de transfert d'électrons. Ce qui est remarquable c'est que ces systèmes ont réussi à n'utiliser que des métaux très abondants alors que les dispositifs d'électrolyseurs ou de piles les plus efficaces mis au point par les chimistes et utilisés aujourd'hui nécessitent des métaux nobles comme le Platine, très chers et peu abondants dans la croute terrestre. On oublie souvent de dire qu'il n'y a pas de futur pour une économie à hydrogène si on ne résout pas ces problèmes de catalyseurs. Par exemple, pour la réduction de l'eau en hydrogène ou pour la réaction inverse, les hydrogénases utilisent du nickel ou du fer. Ces enzymes constituent donc une source d'inspiration fascinante pour le chimiste qui rêve de « copier » le vivant et d'inventer de nouveaux catalyseurs reproduisant certaines propriétés structurales et fonctionnelles remarquables des sites actifs des enzymes. On parle de chimie bio-inspirée. Elle sera illustrée par un séminaire de F. Gloaguen.
Enfin une leçon sera donnée sur la question de la valorisation du dioxyde de carbone par les approches de la chimie moléculaire et la biocatalyse.