Mieux utiliser la lumière du soleil : la plate-forme Web vise à accélérer la découverte de nouveaux matériaux photocatalytiques
L'Union européenne finance le projet de recherche CASUS à hauteur de 850 000 euros
L'énergie solaire peut être utilisée pour produire de l'électricité de manière durable et, en principe, elle peut également être exploitée pour produire des composés chimiques fondamentaux. Toutefois, les matériaux catalytiques identifiés à ce jour ne sont pas encore adaptés aux applications industrielles, car ils ne répondent pas toujours à des critères essentiels tels que la durabilité, l'efficacité, le coût et l'évolutivité. Pour relever ces défis, une nouvelle plateforme en ligne vise à consolider les connaissances de la recherche existante et à accélérer la découverte de nouveaux matériaux aux propriétés adaptées. Le Center for Advanced Systems Understanding (CASUS) du Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) a obtenu un financement de près d'un million d'euros du "Fonds de transition juste" (FJT) de l'Union européenne pour développer cette plateforme en libre accès. En outre, l'État libre de Saxe a également contribué directement au financement du projet "Umwandlung von Sonnenenergie in Brennstoffe" (UvSiB, traduction anglaise : "Conversion de l'énergie solaire en carburants").
De nombreux composés chimiques fondamentaux utilisés dans la production de matériaux synthétiques et de carburants sont dérivés de ressources fossiles telles que le pétrole brut et le gaz naturel. La transition vers l'utilisation directe de l'énergie solaire représenterait une avancée majeure en matière de durabilité. Par exemple, la conversion solaire de l'eau et du dioxyde de carbone en combustibles solaires, tels que l'hydrogène ou certains hydrocarbures, est prometteuse en tant que voie viable et renouvelable pour la production d'énergie chimique. Cependant, la mise en œuvre généralisée de cette photocatalyse dite artificielle se heurte encore à plusieurs défis scientifiques et techniques, au premier rang desquels figure le développement de photocatalyseurs plus efficaces, plus stables et plus durables.
La recherche fait souvent état de nouveaux matériaux prometteurs, mais les cycles expérimentaux de synthèse et de validation sont à la fois laborieux et coûteux. La science informatique s'est révélée être un outil précieux pour réduire le nombre de candidats potentiels, diminuer la dépendance à l'égard de l'approche traditionnelle "essais et erreurs" et permettre aux chercheurs de se concentrer sur les pistes les plus prometteuses.
Bien que le développement de matériaux virtuels soit utilisé dans diverses applications, il n'y a pas encore eu d'initiative dédiée explicitement aux matériaux photocatalytiques. L'équipe CASUS, dirigée par le Dr Hossein Mirhosseini, entend combler cette lacune avec son projet UvSiB. "Cette plateforme permettra aux communautés scientifiques et industrielles de développer et de produire efficacement et rapidement des matériaux de nouvelle génération pour la production de carburant solaire", explique M. Mirhosseini.
L'une des principales caractéristiques de la future plateforme web est la simulation à haut débit. Ces simulations seront accélérées à l'aide de diverses techniques d'apprentissage automatique intégrées à la plateforme. Une autre caractéristique importante sera l'analyse alimentée par l'intelligence artificielle (IA), qui permettra d'établir plus rapidement une correspondance entre des structures matérielles spécifiques et les propriétés correspondantes. Une troisième caractéristique clé est la conception de flux de travail informatiques. Les utilisateurs pourront combiner différentes simulations à haut débit et des outils d'analyse basés sur l'intelligence artificielle dans des expériences virtuelles. Même les flux de travail complexes peuvent être automatisés et exécutés avec une intervention manuelle minimale.
L'équipe CASUS crée des ensembles de données initiales, des modèles d'IA pré-entraînés et des flux de travail pour la conception de matériaux afin d'encourager l'adoption par les utilisateurs. Cela permettra aux utilisateurs intéressés d'explorer les capacités de la plateforme avant de fournir leurs propres données et algorithmes. L'accès sera ouvert aux scientifiques du monde entier. La plateforme est conçue comme une ressource entièrement libre d'accès, sans barrières financières, techniques ou juridiques à l'entrée.
Positionner les technologies de l'information comme moteur de l'innovation
Thomas D. Kühne, directeur de CASUS, souligne la valeur stratégique de la plateforme pour faciliter l'innovation technologique : "La plateforme permet aux chercheurs appliqués d'identifier plus rapidement les matériaux durables prometteurs pour la production de combustibles solaires. Ce sera un autre exemple du pouvoir de transformation des technologies de l'information qui permet de développer des produits et des solutions innovants pour les applications industrielles".
"Plus l'adoption de la plateforme sera large, plus elle sera utile à la communauté scientifique", ajoute M. Mirhosseini. "L'un de nos objectifs est de fournir un accès convivial à la plateforme, en particulier pour les chercheurs en science des matériaux, en chimie ou en physique qui n'ont pas forcément d'expertise spécialisée en science des données ou en IA. Nous nous engageons à évaluer et à améliorer en permanence la convivialité de la plateforme afin d'en assurer une large accessibilité."
Le Fonds de transition juste (FJT) est un instrument de financement de l'Union européenne conçu pour soutenir les régions fortement dépendantes des industries extractives, telles que la houille et le lignite. Un total de 375 millions d'euros a été alloué à la part de la Saxe dans la zone minière de lignite de Lusace. Si la majeure partie du financement est consacrée au soutien économique des zones en cours de transformation structurelle, les établissements universitaires peuvent également bénéficier d'un financement pour des projets de recherche et de développement. Grâce à la directive de financement "Research InfraProNet 2021-2027", CASUS a réussi à obtenir un financement de 850 000 euros pour UvSiB. Le projet a été lancé en mai 2025 et se poursuivra jusqu'à la fin du mois d'octobre 2027.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.