Le son, une menace pour l’audition et une opportunité pour l’énergie

Alors que le bruit est omniprésent dans nos villes et centres urbains, une équipe de chercheurs propose une solution innovante pour transformer le son excessif en électricité, tout en protégeant notre audition. Découvrons comment ils envisagent de rendre les espaces publics plus sûrs pour notre ouïe et plus respectueux de l’environnement.

Le bruit, un risque pour l’audition et une source d’énergie potentielle

Le risque de perte auditive ne provient pas uniquement des machines bruyantes ou d’autres sources de bruit évidentes. Il peut également affecter les personnes dans des environnements publics tels que les théâtres et les salles de concert.

L’objectif d’un article publié dans « Physics of Fluids« , est d’absorber ce son excessif pour rendre les environnements publics plus sûrs pour l’audition et d’utiliser les ondes sonores indésirables pour créer de l’électricité.

« Selon les Centres de contrôle et de prévention des maladies, environ 12,5% des enfants et adolescents âgés de 6 à 19 ans et 17% des adultes âgés de 20 à 69 ans ont subi des dommages permanents à leur audition en raison d’une exposition excessive au bruit », indique l’auteur Rajendra Prasad P. « Un bruit supérieur à 70 décibels pendant une période prolongée peut commencer à endommager notre audition. Nous avons besoin de systèmes qui peuvent atténuer les sons vraiment forts. »

Un système innovant pour capter l’énergie sonore

Dans leur étude, les auteurs se sont concentrés sur les espaces fermés comme les théâtres et les salles de concert et ont construit un système de capteurs piézoélectriques qui peuvent être installés dans les murs, les sols et les plafonds pour absorber les ondes sonores et collecter leur énergie.

« Les ondes sonores provenant des haut-parleurs dans ces espaces fermés sont généralement entre 60 et 100 décibels, parfois atteignant 120 décibels », ajoute Rajendra Prasad. « Nous avons classé le son présent dans les environnements fermés en fonction de l’intensité (décibels) qui peut potentiellement causer une perte auditive. L’énergie sonore absorbée à l’aide de capteurs piézoélectriques est traitée par notre système pour la convertir en énergie électrique. En fonction du schéma de génération d’énergie, la sortie du système est commutée entre la batterie et la sortie directement exploitée. »

Conception et impact environnemental

Pour concevoir un système optimal de capture des ondes sonores dans les espaces fermés, les auteurs ont utilisé des simulations informatiques pour affiner les variables, comme la tension nécessaire pour alimenter le composant principal de l’appareil, la fréquence et l’intensité du son d’entrée, et les capteurs piézoélectriques testés en configurations parallèles et en série.

« Le fait surprenant est que la sortie de la conception est maximale autour de certaines fréquences qui correspondent à la fréquence et à l’intensité du son utilisé dans les théâtres ou les auditoriums », déclare encore le chercheur. « Notre conception réduit la vibration du son chaque fois qu’il se réfléchit à partir du matériau piézoélectrique et réduit l’intensité sonore globale de l’espace fermé. »

En plus de réduire le risque de perte auditive, les auteurs ont voulu concevoir un système énergétique qui est bon pour l’environnement, en utilisant une fonction de gestion d’énergie intelligente qui s’ajuste en fonction de la quantité de son entrant. Il utilise également des matériaux respectueux de l’environnement.

« Le matériau piézoélectrique que nous avons utilisé est une forme de quartz, qui n’est rien de plus qu’un minéral composé de silice », conclut Rajendra Prasad. « Il est facilement biodégradable et également recyclable. »

En synthèse

Cette recherche est une nouvelle approche pour gérer le bruit dans les espaces publics. Non seulement elle propose une solution pour réduire le risque de perte auditive, mais elle offre également une méthode innovante pour transformer l’énergie sonore en électricité. De plus, le système est conçu pour être respectueux de l’environnement, utilisant des matériaux biodégradables et recyclables.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que le risque de perte auditive lié au bruit ?

Le risque de perte auditive liée au bruit concerne les dommages permanents à l’audition causés par une exposition excessive au bruit, en particulier dans les environnements publics tels que les théâtres et les salles de concert.

Qu’est-ce qu’un capteur piézoélectrique ?

Un capteur piézoélectrique est un dispositif qui utilise le phénomène de piézoélectricité pour mesurer des changements de pression, d’accélération, de température, de déformation ou de force en convertissant ces derniers en une charge électrique.

Comment le système proposé par les chercheurs fonctionne-t-il ?

Le système utilise des capteurs piézoélectriques installés dans les murs, les sols et les plafonds pour absorber les ondes sonores et collecter leur énergie. Cette énergie sonore est ensuite convertie en énergie électrique.

Quels sont les avantages environnementaux de ce système ?

Le système utilise un matériau piézoélectrique biodégradable et recyclable, le quartz. De plus, il dispose d’une fonction de gestion d’énergie intelligente qui s’ajuste en fonction de la quantité de son entrant.

Quels sont les impacts potentiels de cette recherche ?

Cette recherche pourrait changer notre façon de gérer le bruit dans les espaces publics, en proposant une solution pour réduire le risque de perte auditive et en offrant une méthode innovante pour transformer l’énergie sonore en électricité.

Principaux enseignements

Références

Article : “Piezoelectric system on harnessing sound energy in closed environment” par les auteurs Roshan Zameer Ahmed, Rajendra Prasad P, Mohan Kumar M, Nischith Raj K G, Prajwal Hegde, and P Ganesh. Publié dans Physics of Fluids : https://doi.org/10.1063/5.0173934.

Légende illustration principale : Ce réseau de capteurs piézoélectriques est conçu pour être installé dans les théâtres et les salles de concert afin d’exploiter l’énergie des ondes sonores pour créer de l’électricité. Cette démonstration de faisabilité miniature comprenait 1 042 capteurs et a permis d’alimenter 48 diodes électroluminescentes (DEL) en utilisant l’électricité générée par l’exploitation des ondes sonores. Credit: Roshan Zameer Ahmed, Prajwal Hegde, and P Ganesh