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La photosynthèse est un processus bioénergétique naturel qui permet à des organismes de synthétiser de la matière organique en utilisant l'énergie lumineuse. Ce terme désigne tout particulièrement la photosynthèse oxygénique qui permet aux eucaryotes (algues, plantes, etc.) de synthétiser des glucides à partir de dioxyde de carbone (\(CO_2\)) en produisant du dioxygène (\(O_2\)).

Cette réaction chimique de la photosynthèse peut s'écrire :

2n \(CO_2\) + 2n \(AH_2\)+ photons → 2\((CH_2O)_n\)+ 2n \(AO\) où \(A\) représente un donneur d'électrons.

Dans le cas de la synthèse oxygénique :

2n \(CO_2\) + 4n \(H_2O\) + photons → \(2(CH_2O)_n\) + 2n \(O_2\) + 2n \(H_2O\)

Les photons transportent l'énergie lumineuse nécessaire à cette réaction. La photosynthèse est la principale voie de transformation du carbone minéral en carbone organique. Cette synthèse produit un sucre nécessaire au bon développement de l'organisme. La principale réaction de photosynthèse qui se produit chez les eucaryotes se fait avec un facteur n=6.

Pour que la réaction de photosynthèse puisse se réaliser, il est nécessaire d'avoir de l'eau. Cette eau se trouve dans le milieu et est récupérée par la plante au moyen de ses racines. Le dioxyde de carbone et les photons sont capturés par la plante au moyen de ses feuilles, dont la surface de contact avec le milieu extérieur est très importante.

La simplicité de ce processus et le grand nombre d'organismes qui l'utilisent pour croître en fait un puits de carbone extrêmement efficace. Chaque année, l'ensemble des organismes photosynthétiques assimilent entre 100 et 115 milliards de tonnes de carbone qui est transformé en biomasse.

Vue composite montrant la distribution de l'activité photosynthétique à la surface de la Terre, le rouge foncé indiquant les zones les plus actives du phytoplancton des milieux aquatiques et le bleu-vert celles de la végétation sur la terre ferme.

Les zones sur la terre ferme les plus actives sont les zones avec une forte densité de végétaux notamment les forêts (Amazonie, Europe, Amérique du Nord).

L'humain rejette environ 37 \(GtCO_2\) par an. La photosynthèse ne peut pas transformer tout ce dioxyde de carbone en oxygène mais permet aux végétaux d'être des puits de carbone efficace sur le long terme puisqu'il possède une capacité de stockage infini. La déforestation pose le problème de la destruction de ce puit de carbone naturel essentiel à l'équilibre de la biodiversité sur la Terre.