Ces dernières années, de grands progrès ont pu être effectués en termes de création de feuilles artificielles imitant la capacité de leur homologue naturel, pour produire de l’énergie à partir de l’eau et de la lumière du soleil. C’est en 2011 que les premières feuilles artificielles stables et rentables ont été créées et en 2013, que les dispositifs ont été améliorés pour s’auto-réparer et fonctionner même avec de l’eau dite impure. Aujourd’hui, les scientifiques de Harvard ont mis au point la « feuille bionique 2.0 » qui augmente l’efficacité du système jusqu’à 10 fois plus que les capacités propres de la nature et qui a été utilisée afin de produire des carburants liquides, pour la toute première fois !

Tout comme les versions précédentes, la feuille bionique 2.0 est placée dans l’eau et à mesure qu’elle absorbe l’énergie solaire, elle est capable de séparer les molécules d’eau en leurs composants gazeux : l’hydrogène et l’oxygène. Ceux-ci peuvent ensuite être récupérés et utilisés dans les piles à combustible pour produire de l’électricité. Mais aujourd’hui, à l’aide d’une bactérie génétiquement modifiée (nommée Ralstonia eutropha), l’hydrogène peut également être utilisé pour produire des carburants liquides ! L’équipe de ce projet de recherche est dirigée par Daniel Nocera de l’Université de Harvard et Pamela Silver, professeure en biochimie et de biologie des systèmes à la Harvard Medical School.

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Une fois la feuille bionique plongée dans l’eau (ici dans le réservoir de gauche) elle utilise un catalyseur métallique pour séparer les molécules d’eau en oxygène et en hydrogène. C’est ensuite une bactérie qui permet d’utiliser l’hydrogène pour produire différents combustibles liquides. Crédit : Université d’Harvard

Là où la feuille bionique 2.0 bats tous les records (donc ceux de la nature elle-même), se trouve au niveau de son catalyseur produisant de l’hydrogène. Dans les anciennes versions, le catalyseur en alliage nickel-molybdène-zinc qui était utilisé pour produire cet hydrogène, à créé des espèces réactives d’oxygène, ce qui aurait attaqué et détruit l’ADN de la bactérie.

« Nous avons conçu un nouveau catalyseur en alliage cobalt-phosphore, qui, nous l’avons montré, ne fait pas d’espèces réactives d’oxygène. Cela nous a permis d’abaisser la tension, et conduit à une augmentation spectaculaire de l’efficacité », assure Daniel Nocera.

Grâce à ce tout nouveau catalyseur, le système est capable de convertir la lumière solaire en biomasse avec 10 % d’efficacité, ce qui est 10 fois plus que celle des plantes les plus efficaces ! Mais cela ne s’arrête pas là…

« La beauté de la biologie est que c’est le plus grand chimiste du monde – la biologie peut faire de la chimie, nous ne pouvons pas la faire facilement. En principe, nous avons une plate-forme qui peut fabriquer toute molécule à base de carbone en aval. Donc, ceci a le potentiel d’être incroyablement polyvalent », précise Pamela Silver.

L’équipe a récemment indiqué que la feuille bionique 2.0 fonctionne assez bien pour envisager des applications commerciales. Celle-ci pourrait être utilisée dans les pays en développement comme une source peu coûteuse d’énergie renouvelable, et pourrait notamment alimenter des maisons individuelles.

 

Explications en vidéo par Daniel Nocera (anglais) :

 

Sources : HARVARD gazette et la publication dans la revue Science 
Crédits image de titre : Mopicn/Shutterstock

 

 

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