Une équipe internationale de chercheurs en chimie, menée notamment par le Dr. Laroussi Chaabane et le Prof. Bao-Lian Su, vient de démontrer qu’il est possible de produire de l’hydrogène « vert » en utilisant de l’eau naturelle et la lumière du soleil. Ces résultats ont été publiés dans la prestigieuse revue Chemical Engineering Journal.

Face au changement climatique, à la pollution et aux pénuries énergétiques, la recherche d’alternatives aux combustibles fossiles est devenue une priorité mondiale pour atteindre la neutralité carbone d’ici 2050. Parmi les solutions envisagées, l’hydrogène vert apparaît comme un vecteur énergétique particulièrement prometteur : il possède une densité énergétique élevée et peut être produit sans émissions de gaz à effet de serre. Aujourd’hui, la majorité de l’hydrogène mondial (environ 87 millions de tonnes produites en 2020) est obtenue par des procédés électrochimiques coûteux et polluants, principalement utilisés par l’industrie chimique ou les piles à combustible. D’où l’intérêt majeur de méthodes plus durables.

Produire de l’hydrogène et de l’oxygène directement à partir de l’eau grâce à la lumière un procédé, appelé photocatalyse de l’eau, est souvent qualifié de « Saint Graal de la chimie » tant il est complexe à maîtriser. Au sein de l’Université de Namur, les chercheurs du Laboratoire de Chimie des Matériaux Inorganiques (CMI), rattaché à l’Unité de Chimie des Nanomatériaux (UCNANO) et à l’Institut de recherche Namur Institute of Structured Matter (NISM), ont franchi une étape décisive. Ils ont démontré qu’il est possible d’utiliser de l’eau naturelle, et non plus uniquement de l’eau ultrapure, pour produire de l’hydrogène vert sous l’action de la lumière solaire.

Le nouveau matériau développé est un photocatalyseur tridimensionnel (3D) à base d’oxide de titane, de graphène et de nanoparticules d’or. Cette architecture en 3D permet une meilleure absorption de la lumière et une génération plus efficace d’électrons libres, indispensables pour déclencher la réaction de dissociation de l’eau. L’un des principaux défis réside dans l’utilisation d’eau naturelle, qui contient des minéraux, des sels et des composés organiques susceptibles de perturber le processus. Pour relever ce défi, les chercheurs ont testé leur dispositif avec des eaux de plusieurs rivières belges : la Meuse, la Sambre, l’Escaut et l’Yser.

Les performances obtenues sont quasi équivalentes à celles mesurées avec de l’eau pure.  

Une première en Belgique, ouvrant des perspectives concrètes pour la valorisation durable des ressources naturelles locales !

L'article complet  “Synergistic four physical phenomena in a 3D photocatalyst for unprecedented overall water splitting” est disponible en open access.

Cette avancée scientifique a également valu au Dr. Laroussi Chaabane le prix du meilleur poster lors de la 4th International Colloids Conference (San Sebastián, Espagne, juillet 2025), soulignant l’impact et l’originalité de ces travaux.

Une équipe de recherche internationale

• Université de Namur, Faculté des sciences, UCNANO, Laboratoire de Chimie des Matériaux Inorganiques (CMI) et Namur Institute of Structured Matter (NISM), Belgique | Promoteur (PI) | Professeur Bao Lian SU ; Chercheur post-doctorant | Docteur Laroussi Chaabane
• Institut de chimie organique, Centre de phytochimie, Académie des sciences, Bulgarie
• Département de chimie organique (MSc), Loyola Academy, Inde
• Université libre de Bruxelles (ULB) et Flanders Make, Département de physique appliquée et photonique, Brussels Photonics, Belgique
• Université du Québec à Montréal (UQAM), Département de chimie, Montréal, Québec, Canada
• Institut National de la Recherche Scientifique - Centre Énergie Matériaux Télécommunications (INRS-EMT), Varennes, Québec, Canada
• Université technologique de Wuhan, Laboratoire national de recherche en technologies avancées pour la synthèse et le traitement des matériaux, Chine

À ce stade, l’étude constitue une preuve de concept démontrant la faisabilité du procédé. Elle illustre l’excellence de la recherche en génie chimique et nanomatériaux à l’UNamur, ainsi que son potentiel pour des applications énergétiques durables. Une nouvelle étude est en cours afin d’évaluer les performances du procédé avec de l’eau de mer, une étape clé vers une production d’hydrogène vert à très grande échelle.

Les analyses réalisées ont notamment été possible grâce aux équipements des plateformes technologique Caractérisation Physico-Chimique (PC²), microscopie électronique et Synthèse, Irradiation et Analyse de Matériaux (SIAM) de l’UNamur. Les plateformes technologiques de l’UNamur abritent des équipements de pointe et sont accessibles à la communauté scientifique ainsi qu'aux industries et entreprises. 

Les auteurs remercient le Service Public de Wallonie (SPW) pour son engagement constant en faveur de la recherche scientifique et de l’innovation en Wallonie, permettant à l’UNamur de développer des solutions technologiques à fort impact sociétal et environnemental.

De la recherche fondamentale à la recherche appliquée, l’UNamur démontre chaque jour que la recherche est un moteur de transformation. Grâce à l’engagement de ses chercheurs, au soutien de ses partenaires de tous horizons, aux bailleurs de fonds, aux partenaires industriels et à un solide écosystème de valorisation, l’UNamur participe activement à façonner une société ouverte sur le monde, plus innovante, plus responsable et plus durable.

Le nickel est un métal étonnamment polyvalent, apprécié pour sa résistance et sa durabilité. C’est ce qui explique sa présence dans de nombreuses applications du quotidien. On l’utilise depuis plus de 100 ans dans la fabrication de l’inox, que l’on retrouve partout dans nos cuisines, notamment dans les éviers ou les couverts. Le nickel donne à ces ustensiles une grande durabilité et leur permet de mieux résister à la corrosion, notamment face aux produits ménagers. On le retrouve aussi dans certaines infrastructures. L’Atomium, par exemple, a été entièrement recouvert d’une couche d’inox contenant du nickel après que son revêtement d’origine eut vieilli. Cela lui garantit plusieurs décennies de résistance sans se dégrader. Le nickel est également indispensable aux batteries des voitures électriques car il améliore leur densité énergétique, mais aussi à de nombreuses autres technologies liées aux énergies renouvelables. Enfin, c’est l’un des métaux les plus recyclés et son importance devrait encore s’accroître avec le retour croissant des batteries en fin de vie.

Le Nickel Institute est une organisation mondiale, basée au Canada, avec des bureaux sur plusieurs continents. Sa mission principale est de promouvoir un approvisionnement responsable en nickel et de soutenir le développement durable de cette industrie. Pour cela, nous avons trois départements complémentaires. Le premier, scientifique, est composé de toxicologues spécialisés en santé humaine et environnementale, ainsi que d’un conseiller en prévention chargé de la protection des travailleurs. Le deuxième se concentre sur les politiques publiques et la durabilité en suivant l’évolution des réglementations internationales. Il développe des méthodologies, notamment pour mesurer l’empreinte carbone. Enfin, le troisième est dédié au développement du marché et veille à ce que les différentes applications du nickel soient mieux connues et que les marchés restent ouverts au niveau mondial.

C’est un rôle que je souhaitais vraiment atteindre dans ma carrière. Après mes études à l’UNamur, une année en chimie industrielle à Louvain, un doctorat en Angleterre et un post-doctorat aux Pays-Bas, je n’ai plus pratiqué la chimie en laboratoire, mais ma formation a toujours accompagné ma carrière. Elle m’a donné un esprit analytique et critique, une compréhension des substances chimiques, de leurs propriétés et des processus industriels. Cela m’a permis de dialoguer efficacement avec les autorités et les parties prenantes tout au long de ma carrière. J’explique souvent que des études en chimie ne mènent pas uniquement au laboratoire. Elles ouvrent de nombreuses portes et donnent accès à une multitude de parcours.

Les enjeux sont importants, surtout parce que ce métal est essentiel à la transition énergétique. On le retrouve dans de nombreuses technologies liées au climat, comme les batteries de voitures électriques, l’hydroélectricité ou les éoliennes. Mais le nickel reste un produit minier et sa production se situe principalement dans des pays en développement où l’environnement, les conditions de travail et les communautés locales ne sont pas toujours la priorité. C’est pourquoi le Nickel Institute travaille étroitement avec les autorités, les entreprises et d’autres acteurs pour améliorer la compréhension du nickel et de ses risques. L’objectif est de s’assurer que ceux qui produisent ou manipulent ce métal connaissent les bonnes pratiques pour gérer les risques liés à l’extraction, la production et l’usage industriel. L’enjeu reste donc d’accompagner l’industrie vers des pratiques plus responsables et durables.

J’ai adoré mes années à l’UNamur. Je suis Flamande et beaucoup de mes amis ne comprenaient pas pourquoi je choisissais Namur plutôt que Leuven, mais je ne l’ai jamais regretté. L’ambiance y était très conviviale et le contact avec les professeurs et les assistants très chaleureux. À tel point que nous sommes toujours en contact, quarante ans après notre première année en chimie !

L’un de mes plus beaux souvenirs est la série de concerts que nous avons organisés à l’Arsenal pendant deux années de suite. Je jouais du piano et j’ai notamment eu l’occasion d’interpréter un morceau à quatre mains avec le professeur Jean-Marie André, ou encore un trio avec deux autres professeurs. C’était quelque chose de très naturel à Namur, grâce à la taille humaine de l’université, où tout le monde se connaissait. Cette proximité, je ne suis pas sûre que je l’aurais retrouvée ailleurs.

N’hésitez pas ! Les études de chimie ouvrent de nombreuses portes. Il faut bien sûr avoir un esprit scientifique, mais c’est une formation qui permet de développer des compétences utiles dans de nombreux métiers. Je conseillerai aussi d’accorder une vraie importance aux langues. En Belgique, maîtriser plusieurs langues est un atout essentiel pour évoluer dans l’industrie. Je remarque aussi que les opportunités pour les femmes dans les carrières scientifiques sont bien plus nombreuses qu’autrefois. Au début de ma vie professionnelle, j’étais souvent la seule femme dans la pièce, aujourd’hui, les équipes sont beaucoup plus mixtes, y compris dans une industrie lourde comme celle des métaux. Le fait d’être devenue la première femme présidente du Nickel Institute est assez encourageant.

Le 11 février est la Journée internationale des femmes et des filles de science. À cette occasion, l’UNamur organise la 6^e édition de son colloque Women in Science. Cet événement annuel vise à promouvoir l'accès des femmes et des filles à la science et à la technologie ainsi que leur participation pleine et équitable. Il rappelle le rôle important des femmes dans la communauté scientifique et constitue une excellente occasion d'encourager et de promouvoir de l'égalité des chances pour tous les genres dans les domaines scientifiques et technologiques.

Depuis plus de 30 ans, l’UNamur, via son Laboratoire de Chimie des Matériaux Inorganiques (CMI) dirigé par le Professeur Bao-Lian Su, excelle en recherche fondamentale de solutions catalytiques capables de « nettoyer » l’air et l’eau. En 2014, STÛV s’est rapprochée de cette expertise pour concevoir un système d’épuration des fumées des poêles à bois, durable et peu coûteux, afin d’anticiper le durcissement des normes européennes.

De cette rencontre est né le projet de recherche appliquée R-PUR, financé par la Région wallonne et l’Union européenne dans le cadre du programme Beware, porté par Tarek Barakat (UNamur – CMI). Entre 2014 et 2017, un filtre catalytique innovant a ainsi été développé au sein du laboratoire, en collaboration étroite avec STÛV.

De 2018 à 2024, les technologies brevetées par STÛV et l’UNamur et les équipements de mesures des polluants ont été progressivement transférés vers STÛV, en même temps que des financements Win4Spin-off et Proof of Concept ont permis d’accroître les maturités technologiques et commerciales pour répondre aux besoins du marché. Ces étapes ont mené à poser les bases d’une nouvelle Business Unit chez STÛV, avec l’engagement de Tarek Barakat comme Project Manager et à lever des investissements pour produire les filtres catalytiques.

La collaboration UNamur-STÛV se poursuit aujourd’hui avec le projet Win4Doc (doctorat en entreprise) DeCOVskite, mené par le doctorant Louis Garin (UNamur – CMI) et encadré par Tarek Barakat. Objectifs :

• Développer une deuxième génération de catalyseurs pour réduire complètement les émissions de particules fines.
• Limiter l’usage de métaux précieux.
• Pérenniser la combustion de biomasse et faire de STÛV le leader mondial du poêle zéro émission.

Cette collaboration a permis :

• L’acquisition et le transfert de savoir-faire et d’équipements entre l’UNamur et STÛV pour valider les résultats en conditions industrielles.
• L’organisation de workshops multidisciplinaires, comme celui du 14 octobre, favorisant le partage d’expertises autour de la combustion de biomasse et du développement durable.

Fin octobre, des membres de l’UNamur et de STÛV se sont réunis pour participer à un workshop organisé par l’Administration de la recherche de l’UNamur et STÛV. Objectif ? Valoriser les bénéfices de la recherche collaborative entre entreprise et université autour des sujets touchant tant l’énergie, l’environnement, la rentabilité, l’éthique que la réglementation dans une logique de développement durable. Les deux partenaires y ont évoqué leur collaboration, leurs expertises et leurs perspectives de développement. 

Il en est des découvertes scientifiques comme des belles histoires : elles commencent souvent par une rencontre. Il y a près de 20 ans, le professeur Stéphane Vincent, du Laboratoire de Chimie Bio-Organique de l'UNamur, alors jeune chimiste spécialiste des sucres, est en quête de nouveauté. À la faveur d'un post-doctorat à Strasbourg, en France, dans le laboratoire de Jean-Marie Lehn, prix Nobel de chimie en 1987 et spécialiste de la chimie supramoléculaire, il se lie d'amitié avec un autre post-doctorant : le Roumain Mihail Barboiu, aujourd'hui chercheur au CNRS à Montpellier.

Peu avant la pandémie de Covid-19, lors d'un congrès scientifique, Mihail Barboiu montre à Stéphane Vincent le résultat de ses expériences.  « Il utilisait les DCF comme une sorte de transporteur, pour apporter des gènes (fragments d’ADN ou d’ARN) dans une cellule », se souvient le chimiste. « J'ai alors compris que les DCF étaient des molécules chargées positivement et qu'elles s'adaptaient facilement à l'ADN qui, lui, est chargé négativement. Cela m'a donné l'idée de les utiliser contre des bactéries, à la manière de certains antibiotiques, eux aussi chargés positivement. »

Les deux chercheurs établissent alors un premier projet de recherche, avec une thèse financée en cotutelle par l'UNamur, qui aboutit en 2021 à la publication des premiers résultats montrant l'activité antibactérienne des DCF.  « À l'époque, je travaillais déjà sur des approches antibactériennes, notamment contre Pseudomonas aeruginosa, un pathogène important qui forme des biofilms », précise Stéphane Vincent.

Pour lutter contre les antiseptiques et les antibiotiques, les bactéries procèdent de plusieurs manières. En plus de développer des mécanismes pour bloquer le fonctionnement des antibiotiques, elles sont capables de s'agréger ou de s'arrimer à une surface, par exemple celle d'un implant médical et de s'y recouvrir d'un enchevêtrement complexe de toutes sortes de molécules. Ce dernier, que l'on nomme biofilm, protège les bactéries des agressions extérieures. Ces biofilms sont un problème de santé publique majeur, car ils permettent aux bactéries de survivre même aux antibiotiques les plus puissants et sont notamment à l'origine de maladies nosocomiales, des infections contractées au cours d’un séjour dans un établissement de soins. 

 « Nous avons montré que certains DCF étaient à la fois capables d'inhiber la production de biofilms, mais aussi de les affaiblir, exposant ainsi les bactéries à leur environnement », résume Stéphane Vincent.

Fort de ces résultats et grâce au C2W, un programme européen « très compétitif » qui finance des post-doctorats, Stéphane Vincent invite Dmytro Strilets, un chimiste ukrainien qui vient de terminer sa thèse sous la direction de Mihail Barboiu, à travailler dans son laboratoire sur les DCF. Ce projet, dénommé TADAM et mené en collaboration avec les chercheurs Tom Coenye de l'UGent et Charles Van der Henst de la VUB, se penche alors sur le potentiel antibactérien et antibiofilm des DCF contre Acinetobacter baumannii, une bactérie qui fait partie, tout comme Pseudomonas aeruginosa, de la liste des pathogènes les plus préoccupants définie par l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS). 

Le projet TADAM repose sur un assemblage ingénieux : les DCF sont associés à des molécules particulières, les pillararènes. Ces derniers forment une sorte de cage autour d'une molécule antibiotique éprouvée, la lévofloxacine et améliore ainsi sa biodisponibilité et sa stabilité. Les DCF ont alors comme rôle d'inhiber et de désagréger le biofilm, pour permettre aux pillararènes de délivrer leur antibiotique directement aux bactéries ainsi exposées.

Les résultats obtenus par l'équipe de Stéphane Vincent sont spectaculaires : l'assemblage DCF-pillararène-antibiotique a une efficacité jusqu'à quatre fois supérieure à celle de l'antibiotique utilisé seul ! Constatant qu'il n'existe encore que peu de travaux menés sur l'effet antibiotique de ces nouvelles molécules, les chercheurs décident alors de protéger leur invention par un dépôt de brevet conjoint, avant d'aller plus loin.

Car tout reste encore à faire. D'abord, parce que malgré des résultats plus que probants, le fonctionnement de l'assemblage reste encore obscur.  « Toute l'étude du mécanisme d'action doit encore se faire », indique Stéphane Vincent. « Comment s'agence l'antibiotique dans la cage de pillararène ? Pourquoi les DCF ont-ils une activité antibiofilm ? Comment s'agencent les DCF et les pillararènes ? Toutes ces questions sont importantes, non seulement pour comprendre nos résultats, mais aussi pour éventuellement développer de nouvelles générations de molécules. »

Et sur ce point, Stéphane Vincent veut se montrer particulièrement prudent.  « On rêve tous, évidemment, d’une molécule universelle qui va fonctionner sur tous les pathogènes, mais il faut faire preuve d'humilité », tempère-t-il. « Je travaille avec des biologistes depuis de nombreuses années et je sais que la réalité biologique est infiniment plus complexe que nos conditions de laboratoire. Mais c'est bien parce que nos résultats sont très encourageants que nous devons persévérer dans cette voie. »

Le chimiste a d'ailleurs déjà plusieurs pistes : « Nous allons tester les molécules sur des bactéries "circulantes" en suspension dans un liquide, qui se comportent de manière très différente. Et puis nous allons également travailler sur des isolats cliniques de bactéries pathogènes, afin de nous approcher un peu plus des conditions réelles dans lesquelles ces biofilms se forment. » 

Dmytro Strilets vient de recevoir un mandat de Chargé de recherche du FNRS afin de développer des DCF de deuxième génération et étudier leur mode d’action. Le projet TADAM a reçu un financement de l'Université de Namur et du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne dans le cadre de la convention de subvention Marie Skłodowska-Curie n°101034383.