L'électricité de la laitue de mer 02.01.2022

Des chercheurs du Technion - l'Institut israélien de technologie - ont mis au point une nouvelle méthode pour générer du courant électrique directement à partir d'algues de manière écologique et efficace.

L'idée, qui est venue pour la première fois au doctorant du Technion Yaniv Schlosberg alors qu'il nageait sur la plage, a été concrétisée par une équipe de chercheurs de trois facultés du Technion membres du Grand programme énergétique du Technion (GTEP), ainsi qu'un chercheur du Institut israélien d'océanographie et de limnologie à Haïfa (IOLR). ).

Comme on le sait, la combustion de combustibles fossiles entraîne l'émission de gaz à effet de serre et d'autres polluants qui affectent le changement climatique, et diverses formes de pollution environnementale se produisent à toutes les étapes de la production, du transport, de la transformation et de la consommation de ces combustibles. La crise climatique et les questions environnementales stimulent la recherche et la recherche de sources d'énergie alternatives, propres et renouvelables. L'une d'elles est l'utilisation d'organismes vivants (par exemple des bactéries) comme source de courant dans les piles à combustible microbiennes (MFC) et les cellules biophotovoltaïques BPEC. Certaines bactéries ont la capacité de transférer des électrons, mais elles doivent être constamment nourries et certaines d'entre elles sont pathogènes.

Une autre source d'électricité pourrait être les bactéries photosynthétiques, en particulier les cyanobactéries (également appelées algues bleues). Les cyanobactéries elles-mêmes tirent leur nourriture du dioxyde de carbone, de l'eau et de la lumière du soleil, et dans la plupart des cas, elles sont inoffensives - certaines d'entre elles, comme la "spiruline", sont généralement considérées comme des "superaliments" et sont cultivées en grande quantité.

Les équipes de recherche des professeurs Noam Adir et Gadi Schuster ont déjà développé des méthodes d'utilisation des cyanobactéries pour produire de l'électricité et de l'hydrogène comme carburant. Cependant, les cyanobactéries présentent également des inconvénients - elles produisent moins de courant dans l'obscurité, lorsqu'il n'y a pas de photosynthèse, et l'énergie qu'elles reçoivent est inférieure à celle des cellules solaires conventionnelles. Par conséquent, la technologie BPEC, bien que plus respectueuse de l'environnement, est moins attractive commercialement.

Dans leurs nouveaux travaux, des chercheurs du Technion et de l'IOLR ont tenté de résoudre ce problème en utilisant une nouvelle source de photosynthèse - les algues. L'étude a été dirigée par le professeur Noam Adir et le doctorant Yaniv Schlosberg du département de chimie du Technion et du GTEP. Ils ont collaboré avec d'autres chercheurs du Technion : Dr Tunde Toth (Département de chimie), Prof. Gadi Shuster, Dr David Merii, Nimrod Krupnik et Benjamin Eichenbaum (Département de biologie), Dr Omer Yehezkeli et Matan Meyrovic (Département de biotechnologie et Food Engineering) et le Dr Alvaro Israel de l'IOLR à Haïfa. De nombreux types d'algues poussent naturellement sur la côte méditerranéenne d'Israël - en particulier l'ulve (également connue sous le nom de laitue de mer), qui est cultivée en grande quantité à l'IOLR à des fins de recherche.

En développant de nouvelles façons de connecter les algues et les BPEC, les chercheurs ont obtenu un courant 1000 fois plus fort que celui des cyanobactéries, et se situe au niveau des cellules solaires standards. Le professeur Adir note que cette force actuelle est due au taux élevé de photosynthèse des algues et à la capacité d'utiliser les algues dans leur eau de mer naturelle comme électrolyte dans le BPEC. De plus, les algues créent du courant dans l'obscurité, générant environ 50% du courant à la lumière - dans l'obscurité, la source d'énergie est la respiration des algues, dans laquelle les sucres obtenus lors de la photosynthèse sont utilisés pour la nutrition. Comme pour les cyanobactéries, aucun produit chimique supplémentaire n'est nécessaire pour produire le courant. La "laitue de mer" libère des molécules intermédiaires pour transporter des électrons jusqu'à l'électrode BPEC, créant ainsi un courant électrique.

Les technologies de production d'énergie à base d'énergies fossiles sont dites « carbon positives ». Cela signifie que lorsque le carburant est brûlé, du carbone est libéré dans l'atmosphère. Les technologies des cellules solaires sont dites "neutres en carbone" et lorsqu'elles extraient l'énergie du soleil, aucun nouveau carbone n'est réellement libéré dans l'atmosphère. Cependant, la production de cellules solaires et leur transport vers le lieu d'utilisation sont beaucoup plus positifs en carbone. La nouvelle technologie de bioélectricité développée au Technion est véritablement "carbone négative" - ​​les algues poussent en absorbant le carbone atmosphérique pendant la journée et en libérant de l'oxygène, et ce n'est que la nuit qu'elles libèrent du carbone lorsqu'elles respirent. Parallèlement, les algues sont déjà cultivées à grande échelle pour les industries alimentaires, cosmétiques et pharmaceutiques.