Des scientifiques ont transformé du dioxyde de carbone en oxygène en le zappant avec un laser

La photosynthèse est vraiment un miracle, n’est-ce pas ? Elle permet aux plantes, aux bactéries et aux algues de prendre du dioxyde de carbone et, avec l’aide d’un peu de lumière solaire, de le transformer en oxygène que nous respirons tous. Mais aujourd’hui, des scientifiques ont retiré la photosynthèse de l’équation et ont réussi à fabriquer de l’oxygène (O2) en zappant le dioxyde de carbone (CO2) avec un laser.

En chimie, la sagesse générale veut que les molécules, si nous devions les anthropomorphiser, soient paresseuses. Le dioxyde de carbone, lorsque ses liaisons sont brisées en ses composants, emprunte le « chemin de l’énergie minimale », ce qui signifie qu’il se brisera en un atome d’oxygène et une molécule de monoxyde de carbone (CO), car, comme l’expliquent les chimistes Arthur Suits et David Parker dans une nouvelle analyse parue dans Science, le CO « possède une liaison diatomique beaucoup plus stable que l’O2. »

Si je devais faire une version d’art ASCII de ce à quoi ressemblent les liaisons chimiques du dioxyde de carbone, ce serait quelque chose comme ça :

O=C=O

Le carbone est doublement lié aux atomes d’oxygène, et il est beaucoup plus facile, chimiquement parlant, de simplement couper une de ces liaisons et de créer une molécule de CO et un atome d’oxygène.

Donc, la sagesse conventionnelle a été que dans presque toutes les circonstances, il serait impossible de prendre du dioxyde de carbone – disons, de l’expiration d’un humain, par exemple – et de le retransformer en oxygène gazeux, ce qui nécessiterait deux atomes d’oxygène. Mais voilà, des chercheurs de l’Université de Californie à Davis ont décidé d’essayer de le faire en excitant le dioxyde de carbone à l’aide de ce que l’on appelle un « laser ultraviolet à vide à haute énergie. »

Il s’avère que, dans un état hautement excité (et toujours anthropomorphisé), le dioxyde de carbone et d’autres molécules ont un peu plus d’énergie pour sauter ce chemin d’énergie minimum et, comme toute personne/molécule agitée, ont envie de « vagabonder », ce qui est un phénomène chimique dans lequel les liaisons chimiques vont se rompre d’autres façons.

Les chercheurs de l’UC Davis ont constaté que les liaisons chimiques se brisaient effectivement d’autres façons, et ont pu retransformer le dioxyde de carbone en oxygène et en un seul atome de carbone (ils décrivent également la découverte dans Science).

Suits et Parker l’expliquent dans leur analyse comme ceci:

Ces résultats sur le CO2 peuvent être un exemple d’itinérance, une classe particulièrement frappante de réactions qui a émergé ces dernières années, dans laquelle une molécule excitée commence à se dissocier par simple fission de liaison, mais au lieu de cela, une réaction intramoléculaire a lieu qui conduit à des produits inattendus.

C’est une grande découverte qui pourrait nous apprendre quelque chose sur la façon dont l’atmosphère terrestre s’est formée. En fait, la lumière ultraviolette du vide peut couramment interagir avec le dioxyde de carbone dans la haute atmosphère, où la lumière du Soleil frappe les molécules dans le vide de l’espace.

La plupart de l’oxygène sur Terre provient du « Grand événement d’oxygénation », qui, selon les scientifiques, était un événement dirigé par la photosynthèse se produisant il y a environ 2,4 milliards d’années. Mais plus récemment, les scientifiques ont fait valoir qu’il devait y avoir au moins de petites quantités d’oxygène quelque part dans l’atmosphère terrestre pour que cet événement se produise à l’origine, et cette découverte serait évidemment une explication de la façon dont cet oxygène aurait pu exister.

Et, parce que c’est un vendredi et parce que nous aimons regarder le futur lointain ici à Motherboard, pensez à ce que cette découverte pourrait potentiellement signifier : Cette expérience prouve que nous avons les moyens, ici sur Terre, de prendre un déchet de la respiration humaine et de le retransformer en intrant.

J’ai contacté les auteurs de cette étude pour savoir s’ils pensaient que cette découverte avait des implications pour des dispositifs du futur lointain où l’on pourrait créer, disons, un appareil respiratoire à système fermé où les gens dans l’espace pourraient expirer du dioxyde de carbone et où un petit laser ultraviolet sous vide pourrait le retransformer en oxygène qui pourrait être respiré à nouveau.

Aucun des chercheurs à qui j’ai envoyé un courriel ne m’a répondu, malheureusement, mais, dans leur analyse, Suits et Parker notent que de nouvelles avenues et alternatives aux lasers ultraviolets à vide à haute énergie font l’objet de recherches pour induire l’itinérance. Les lasers ultraviolets sous vide à haute énergie semblent, après tout, nécessiter beaucoup d’énergie pour fonctionner – ce qui pourrait potentiellement annuler tout avantage pour le climat, si votre esprit s’y est aventuré – mais hé, on ne sait jamais.

A tout le moins, cela devrait donner aux auteurs de science-fiction un nouveau matériel avec lequel travailler.