Une autre façon de stocker l’énergie solaire est d’utiliser les électrons extraits de l’eau, au cours de la photooxydation (photoanode), non pas pour la réduction des protons mais pour la réduction du CO2. Ceci conduit potentiellement à la production de formes plus réduites du carbone, CO, formiate, méthanol, méthane. Ces réactions multiélectroniques nécessitent des catalyseurs qui restent à découvrir.
La réduction du CO2 en molécules organiques à haut contenu énergétique est une étape clé du processus complexe de la photosynthèse. Une enzyme fascinante de ce métabolisme, discutée dans ce cours, est la ribulose1,5-biphosphate carboxylase (RuBisCo) qui permet la fixation du CO2 sur le ribulose1,5-biphosphate et la formation de deux molécules de phosphoglycérate. Une autre classe d’enzymes qui pourrait avoir des développements technologiques est la formiate déshydrogénase. Son site actif peut contenir du tungstène ou du molybdène. Déposée sur une électrode de carbone, elle peut agir comme un électrocatalyseur pour la réduction du CO2 en formiate avec d’excellents rendements et de faibles surtensions. Enfin une photoréduction du CO2 en CO a pu être mise en œuvre en utilisant un photosensibilisateur de type Ru(diimine)3 et la CO-déshydrogénase, une enzyme à Ni et Fe, tous les deux fixés sur des nanoparticules de TiO2 facilitant la séparation de charges et le transfert d’électrons fournis par un réducteur sacrificiel.
Dans ce cours sont également discutées la réduction électrochimique du CO2 utilisant des catalyseurs moléculaires de type cyclames de Ni et Co, porphyrines de fer, phosphines de palladium, complexes azotés de cuivre, ainsi que la photoréduction du CO2 par des assemblages de complexes du Re avec des photosensibilisateurs à base de Ru.
