Dans ce premier cours introductif, le contexte énergétique mondial est discuté, afin de montrer l’urgence qu’il y a à remplacer les énergies fossiles, pétrole, gaz et charbon. Les potentiels des différentes énergies renouvelables (géothermique, éolienne, solaire, courants et marées, hydroélectrique) sont évalués et comparés. Ceci permet de conclure que seule l’énergie solaire est quantitativement à même de répondre aux besoins énergétiques croissants de la planète (25 TW de puissance en 2050). L’exploitation de cette énergie, qui passe par sa conversion en électricité et/ou en carburants, requiert des investissements considérables dans les domaines du photovoltaïque (conversion de l’énergie solaire en électricité) et des batteries pour le stockage de l’électricité, de l’utilisation de la biomasse (carburants de 2e et 3e génération, biodiesels), enfin de l’hydrogène. Ce dernier constitue un carburant intéressant alimentant les piles à combustible et peut être utilisé comme une forme de stockage de l’énergie solaire dès lors que cette dernière est utilisée pour la réduction de l’eau (électrolyse couplée à un panneau photovoltaïque) ou pour la décomposition de l’eau (photolyse de l’eau en oxygène et hydrogène).
La photolyse de l’eau est un processus qui se produit dans de nombreux organismes vivants (photosynthèse) qui savent exploiter des métaux non nobles comme le nickel, le fer et le manganèse comme catalyseurs. Un des enjeux majeurs dans le domaine de l’électrolyse et la photolyse de l’eau réside dans la découverte de nouveaux catalyseurs à base de métaux non nobles qui peut être aidée et stimulée par la compréhension de la structure et du fonctionnement des biocatalyseurs.
