La transition vers des sources d’énergie plus durables est devenue une nécessité. Allant dans ce sens, une équipe de chercheurs US explore une source d’énergie potentiellement révolutionnaire qui non seulement ne produit pas d’émissions de carbone, mais en élimine également pendant son fonctionnement : les algues.
Les algues, une source d’énergie verte
Les chercheurs du laboratoire Optical-Bio Microsystems ont récemment publié un article dans la revue Energies, décrivant leur méthode d’extraction de l’énergie à partir du processus de photosynthèse des algues suspendues dans une solution spécialisée et logées dans de petites cellules électriques. Configurées correctement, ces cellules peuvent générer suffisamment d’énergie pour alimenter des appareils à faible et ultra-faible consommation, tels que les capteurs Internet des objets (IoT).
« L’idée de la cellule électrique micro-photosynthétique est d’extraire les électrons produits par le processus de photosynthèse », explique Kirankumar Kuruvinashetti, doctorant en 2020 et maintenant associé postdoctoral Mitacs à l’Université de Calgary.
« La photosynthèse produit de l’oxygène et des électrons. Notre modèle piège les électrons, ce qui nous permet de générer de l’électricité. C’est donc une technologie à émissions de carbone négatives : elle absorbe le dioxyde de carbone de l’atmosphère et vous donne un courant. Son seul sous-produit est l’eau. »
Génération d’énergie jour et nuit
La cellule électrique micro-photosynthétique se compose d’une chambre anode et d’une chambre cathode séparées par une membrane d’échange de protons en forme de nid d’abeille. Les chercheurs ont fabriqué des micro-électrodes sur les deux côtés de la membrane pour collecter les charges libérées par les algues pendant la photosynthèse. Chaque chambre mesure deux centimètres carrés et quatre millimètres d’épaisseur.
Les algues sont suspendues dans une solution de deux millilitres dans la chambre anode tandis que la chambre cathode est remplie de ferricyanure de potassium, un type d’accepteur d’électrons. Une fois que les algues subissent la photosynthèse et commencent à libérer des électrons, ces électrons sont collectés par les électrodes de la membrane et conduits, créant un courant.
Les protons, quant à eux, passent à travers la membrane dans la chambre cathode et provoquent une oxydation, entraînant une réduction du ferricyanure de potassium.
Le processus fonctionne également sans lumière directe du soleil, bien que cela réduise l’intensité, explique le candidat au doctorat et co-auteur de l’article Dhilippan Panneerselvam.
« Juste comme les humains, les algues respirent constamment — mais elles absorbent le dioxyde de carbone et libèrent de l’oxygène. En raison de leur machinerie photosynthétique, elles libèrent également des électrons pendant la respiration. La génération d’électricité n’est pas arrêtée. Les électrons sont continuellement récoltés. »
Un avenir prometteur
Muthukumaran Packirisamy, professeur au Département de génie mécanique, industriel et aérospatial et auteur correspondant de l’article, admet que le système n’est pas encore en mesure de rivaliser avec d’autres sources d’énergie comme les cellules photovoltaïques en termes de production d’énergie. La tension maximale possible d’une cellule électrique micro-photosynthétique est de 1,0 V.
Cependant, il croit que, avec suffisamment de recherche et de développement, notamment avec des technologies d’intégration assistées par l’intelligence artificielle, cette technologie a le potentiel de devenir une source d’énergie viable, abordable et propre à l’avenir.
De plus, le système offre des avantages significatifs en termes de fabrication par rapport à d’autres systèmes, ajoute-t-il.
« Notre système n’utilise aucun des gaz dangereux ou des microfibres nécessaires pour la technologie de fabrication des cellules photovoltaïques. De plus, se débarrasser des puces de silicium est difficile. Nous utilisons des polymères biocompatibles, donc le système entier est facilement décomposable et très économique à fabriquer. »
Article : « Réseau de cellules d’alimentation microphotosynthétiques pour la collecte d’énergie : Modélisation, test et vérification bio-inspirés » – DOI: 10.3390/en17071749
