Confinement de formiate déshydrogénases dans des électrodes hybrides graphène/liquide ionique pour la conversion enzymatique du CO2 – CO2FFEE

Le dioxyde de carbone (CO2) ne doit plus être considéré comme un déchet, mais comme une matière première alternative pour la production de produits chimiques et de vecteurs énergétiques. Parmi les stratégies émergentes pour valoriser le CO2, les procédés biochimiques sont très prometteurs, car ils fonctionnent dans des conditions douces, sont respectueux de l'environnement et hautement sélectifs. En particulier, la formiate déshydrogénase de Methylobacterium extorquens AM1 (MeFoDH1) a démontré des propriétés supérieures de réduction du CO2 en formiate. Cependant, MeFoDH1 nécessite une coenzyme, le NADH, qui est relativement instable et coûteuse. Pour que ce procédé soit adapté aux applications industrielles, des alternatives sans NADH doivent être développées. Dans ce contexte, CO2FFEE propose la synthèse d'électrodes enzymatiques sans NADH présentant une grande stabilité, une activité élevée et une grande sélectivité. Pour ce faire, nous proposons de relever un défi majeur : favoriser le transfert direct d'électrons entre MeFoDH1 et des électrodes nanostructurées graphène/liquide ionique. La conception de liquides ioniques originaux et multi-fonctionnels permettra de préparer des électrodes de diffusion de gaz avancées avec une stabilité et des propriétés électro-biocatalytiques supérieures. Nous visons le développement d’un électrolyseur enzymatique à flux sans NADH avec une efficacité faradique élevée (proche de 100 %), un taux de conversion du CO2 élevé, une stabilité opérationnelle sur plusieurs heures et des densités de courant spécifiques compétitives supérieures à 100 mA/cm2. Le formiate ainsi produit pourrait être facilement converti en acide formique, qui pourrait être utilisé comme combustible dans des piles à combustible ou pour le stockage de l’hydrogène. Au-delà du formiate, ce projet sera la première étape vers des réacteurs multi-enzymatiques en cascade pour produire sélectivement du méthanol ou autres molécules plateformes.