Si le dioxyde de carbone (CO₂) est le principal gaz responsable du changement climatique, il n’en est pas moins la brique de base que nous pourrions utiliser pour fabriquer les carburants, produits chimiques et matériaux carbonés dont nous aurons besoin dans notre société de l’après-pétrole. Pour cela, il faut développer des procédés catalytiques permettant de convertir le CO₂ en molécules d’intérêt tout en utilisant des sources d’énergies renouvelables. Ces systèmes catalytiques doivent être sélectifs à la fois en ne produisant qu’un seul produit de conversion du CO₂ mais aussi en évitant la production compétitive d’hydrogène en parallèle, via la décomposition de l’eau.​​

Des chercheurs de l'équipe SolHycat de notre laboratoire ont montré qu’en immobilisant un complexe de coordination de cobalt sur des nanotubes de carbone, il était possible d’obtenir un matériau catalytique pour la conversion du CO₂ en monoxyde de carbone (CO) avec plus de 90% de sélectivité, les 10% restant étant de l’hydrogène. Ce système est rapide et stable avec plus de 20 000 cycles catalytiques réalisés en 2h sans perte d’activité. Ce mélange CO/H₂, appelé gaz de synthèse, est un intermédiaire clé pour la synthèse d’une grande variété de produits comme les alcools et les hydrocarbures.​​

Encore plus fort, cette même équipe, en collaboration avec un groupe de l’université franco-vietnamienne de Hanoi a pu intégrer ce même catalyseur à base de cobalt au sein d’une cellule photo-électrochimique utilisant l’énergie solaire pour convertir le CO₂ et l’eau en gaz de synthèse riche en CO et ce, de manière complètement autonome. Au cœur de ce dispositif, une dyade combinant le catalyseur de cobalt avec un photosensibilisateur à base de ruthénium, qui mime le fonctionnement des organismes vivants photosynthétiques, afin de produire du gaz de synthèse solaire.