La transition écologique en cours nécessite des percées innovantes en matière de conception de systèmes bon marché, durables et efficaces pour la conversion et le stockage des sources d'énergie renouvelables. De fait, la quantité d'énergie solaire atteignant la Terre est de plusieurs ordres de grandeur supérieure à celle requise pour le développement de nos sociétés, de sorte que même un faible rendement de conversion serait suffisant pour résoudre la crise énergétique à venir. Il s'agit alors de trouver un moyen de stocker cette énergie pour pouvoir satisfaire la demande mondiale d'énergie de manière indépendante de la disponibilité en temps réel de l’énergie solaire.

La production de "carburants solaires" et d'autres produits chimiques par photoconversion d'eau, de CO₂ ou d'autres ressources abondantes (O₂, N₂...) est un des plus grands défis du 21^ème siècle. Elle permettrait la mise en place d'une véritable économie circulaire, avec recyclage du CO₂ anthropique. Pour relever ce défi, nous pouvons nous inspirer de la nature. La photosynthèse est le processus grâce auquel la nature stocke l'énergie solaire dans des liaisons chimiques. Grâce à des éléments capables de capturer la lumière et à une machinerie enzymatique appropriée, les plantes, les algues et certaines bactéries transforment la lumière, le dioxyde de carbone et l'eau en composés contenant C, H, N et/ou O, utilisés plus tard comme combustibles, matières premières voire biomatériaux. L'hydrogène est un autre de ces combustibles à fort potentiel pour la transition écologique. La production d'ammoniac par fixation de l'azote est un autre processus biologique lié à un défi sociétal clé, l'approvisionnement alimentaire.

Depuis 2002, l'équipe SolHyCat développe une chimie bio-inspirée pour la production d'hydrogène, incluant le développement de nanomatériaux et d'hydrogénases artificielles. Le groupe est également impliqué dans la conception de catalyseurs bio-inspirés pour la réduction du CO₂ et le dernier projet lancé vise le développement de systèmes catalytiques innovants pour la réduction de l’azote moléculaire en ammoniac. L'un des objectifs importants de nos recherches est le développement de la catalyse solaire et plus particulièrement des systèmes photoélectrochimiques.

Notre programme de recherche s'articule autour des trois piliers interconnectés suivants :

Catalyse multi-électronique bio-inspirée
Systèmes nano-hybrides
Photosynthèse artificielle et dispositifs photoélectrochimiques