Portrait de chercheur : Ally Aukauloo


Le biomimétisme a été pendant fort longtemps une science fondamentale où les scientifiques puisent leur inspiration de la nature afin de résoudre des énigmes scientifiques . Bioxegy était le chaînon manquant pour connecter ce domaine et la recherche appliquée. Bioxegy s’impose comme une plateforme privilégiée pour relier la recherche fondamentale et les applications industrielles pour un monde durable.”

Ally Aukauloo, Professeur à l'Université Paris-Saclay



Quelques mots sur Ally Aukauloo et son parcours.


Photo : Institut Universitaire de France

Ally Aukauloo est professeur de chimie à l’université Paris-Saclay, conseiller scientifique au CEA et membre senior de l’Institut Universitaire de France. C’est auprès de ces deux institutions qu’il réalise ses travaux de recherches sur la Photosynthèse Artificielle. Après une thèse en chimie sur des nouveaux analogues porphyriniques (un catalyseur ou accélérateur de réaction chimique) dans une collaboration entre les Universités de Dijon, de Cologne et de Houston, il a commencé sa carrière d’enseignant chercheur dans le domaine du magnétisme moléculaire.



En 2000, après un séjour à l'université de Stanford, où il a travaillé sur des modèles de cytochrome c oxydase (là aussi il s’agit d’un catalyseur d’origine naturel), il s'est orienté vers la chimie bioinorganique en se concentrant sur la photosynthèse artificielle. Il a dirigé pas moins de 16 thèses tout au long de sa carrière et est actuellement directeur de 4 thèses de chimie !



Quelques mots sur sa thématique de recherche et les sujets traités par son équipe


La compréhension des mécanismes naturels permettant d’utiliser l’énergie solaire était considérée comme une curiosité de laboratoire il y a quelques dizaines d'années. Comprendre comment la nature utilise l’énergie solaire, l’eau et le CO2 pour synthétiser des molécules riches en énergie n’apparaissait pas comme un enjeu capital, et pourtant ! Dans le contexte environnemental actuel, avec en particulier l’élévation de la teneur en CO2 dans l’atmosphère, cette recherche se présente comme la voie de production d’un vecteur énergétique propre.

Les équipes du CEA Saclay et l’Université Paris-Saclay s’intéressent à cette problématique depuis les années 80. Maintenant que c’est une thématique d’intérêt majeur, ils poursuivent leurs efforts dans la compréhension de captage de l’énergie solaire pour l’oxydation de l’eau et la réduction du CO2 à l’aide des catalyseurs bio-inspirés ou de nouveaux matériaux semiconducteurs.



Mais en clair : qu’est-ce que ça signifie ?


La nature a mis au point des machines moléculaires très sophistiquées capables de capter l’énergie solaire pour réaliser des transformations chimiques très énergivores. À savoir : 1) l’oxydation de l’eau en O2 libérant des électrons et protons 2) la fixation de ces derniers sur le CO2 conduisant à des molécules riches en énergie.

Dit autrement, la photosynthèse consiste à convertir l’énergie solaire, l’eau et le CO2 en molécules riches en énergie. Pour en apprendre plus sur la photosynthèse, n'hésitez pas à aller lire notre article !

Exemple de feuille artificielle, pour reproduire un processus de photosynthèse

La photosynthèse artificielle consiste à mimer les grands principes du système naturel qui se décompose comme suit : 1) Capter l’énergie solaire

2) Convertir cette énergie sous forme d’un potentiel chimique

3) Catalyser les réactions d’oxydation de l’eau, de réduction du CO2 ou encore production de H2

2 approches sont mises en oeuvre pour atteindre ces objectifs : la chimie moléculaire et les matériaux semi-conducteurs organiques. Selon la voie moléculaire, l’idée est de confectionner des catalyseurs synthétiques capables de reproduire les performances des catalyseurs naturels qui restent encore inégalées. Les matériaux semi-conducteurs organiques peuvent à priori réaliser la photo-décomposition de l’eau en O2 et H2 ! C’est une nouvelle voie de recherche qui offre de nouvelles perspectives vers la fabrication des dispositifs pour la production d’un carburant propre.



Les avancées de ses recherches et leurs potentiels industriels


La recherche pour la production et l’utilisation d’une énergie propre et durable est une priorité internationale. Plusieurs initiatives chinoises, japonaises, européennes et américaines autour de la photosynthèse artificielle ont été mises en place avec un focus sur les procédés industriels. Le Joint Center for Artificial Photosysnthesis à Caltech USA en est un exemple de taille. En France, l’Agence Nationale de la Recherche accompagne cette recherche à la fois au niveau fondamental et en collaboration avec des industriels. Paris-Saclay est un acteur majeur dans cette quête.

Les récentes avancées d'Ally et ses équipes sont nombreuses et variées : ils développent des catalyseurs pour la réduction sélective du CO2, l'utilisent comme ingrédient dans la préparation de molécules d'intérêt pharmaceutique. Ils s'intéressent aussi à la photocatalyse pour l'oxydation de molécules organiques utilisant de l'eau et du dioxygène. Finalement, ils étudient la photodécomposition de l'eau en O2 et H2 à l'aide de nouveaux matériaux semiconducteurs nanostructurés organiques. Rien que ça ! Ces résultats posent les jalons vers le développement d'une énergie propre et des procédés industriels durables.




Pour en savoir plus …


« S’inspirer de la nature pour produire de l’énergie. Photosynthèse artificielle à l’Université Paris-Saclay », http://msh-paris-saclay.fr/numero-8-de-la-collection-actes-de-la-msh-paris-saclay-energies-nouvelles-et-societe/


Un nano-polymère pour la photosynthèse artificielle : https://www.cea.fr/drf/Pages/Actualites/En-direct-des-labos/2020/Un-polymere-photo-synthese-artificielle.aspx, https://inc.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/un-polymere-conjugue-nanostructure-pour-la-photosynthese-artificielle


Du CO2 au CO et leur valorisation dans le marquage des médicaments : https://www.inc.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/du-co2-au-co-et-leur-valorisation-dans-le-marquage-des-medicaments


Un catalyseur spectaculaire pour la réduction du CO2 : https://www.inc.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/un-catalyseur-spectaculaire-pour-la-reduction-du-co2


Valorisation du CO2 - optimisation d’un catalyseur bio-inspiré : https://www.cea.fr/drf/Pages/Actualites/En-direct-des-labos/2020/Valorisation-du-CO2--optimisation-un-catalyseur-bio-inspire.aspx


La photosynthèse artificielle, une technologie pleine d'espoir : https://www.lesechos.fr/thema/transition-energetique/la-photosynthese-artificielle-une-technologie-pleine-despoir-1236485