Solar production of fuels from water and CO2: perspectives and opportunities for a sustainable use of renewable energy

Résumé — Production solaire de carburants à partir de l'eau et de CO2: perspectives et opportunités pour une utilisation durable de l'énergie renouvelable — La demande croissante d'énergie, l'épuisement des combustibles fossiles et la préoccupation de maintenir un environnement propre sont devenus les principales raisons de l'intérêt mondial pour la production d'énergie renouvelable. Les combustibles et les énergies produites par le soleil représentent des défis passionnants dans un prochain avenir du fait de récents développements dans des technologies connexes, les catalyseurs et les matériaux. Seront examinées les données économiques actuelles concernant la demande d'énergie, les enjeux technologiques nécessaires pour faire face à une augmentation de l'utilisation des énergies renouvelables, les principaux inconvénients liés à la faible efficacité de conversion dans les applications de l'énergie, les nouvelles voies de production hydrogène renouvelable et l'approche bio inspirée fournie par des feuilles artificielles. Enfin le rôle critique de l'échelle nanométrique pour les procédés d'ingénierie de développement de systèmes efficaces et rentables sera considéré. Abstract — Solar production of fuels from water and CO2: perspectives and opportunities for a sustainable use of renewable energy — The increasing energy demand, the depletion of fossil fuels and the concern of maintaining clean environment have become the main reasons for a worldwide attention on renewable energy production. Fuel and energy productions from sunlight represent exciting challenges in the next future thank to the recent developments in related technologies, catalysts and materials. It will be discussed the present economic data concerning energy request, the current technological issues required to face an increase of the use of renewable energy, the main drawbacks related to low conversion efficiency in energy applications, the new routes for producing renewable hydrogen and the bio-mimicking approach provided by artificial leaves. Finally, the critical role of nanoscale engineered processes for the development of efficient and cost-effective systems will be evidenced.