Image : Hans Reniers / Unsplash
Sources de nombreuses promesses, les bactéries et autres micro-organismes représentent une piste de recherche de plus en plus empruntée par les chercheurs en quête d’alternatives aux piles électriques classiques. L’une des dernières innovations en date concerne les bactéries présentes dans la transpiration.
Générer du courant avec des bactéries
Les piles bactériennes, ou MFC (pour « microbial fuel cells »), sont un sujet d’étude depuis plusieurs décennies. En mesure de produire de l’électricité à l’aide des molécules carbonées produites par les micro-organismes, ces dispositifs constituent une source d’énergie renouvelable bien plus respectueuse de l’environnement que les piles classiques, dont l’impact négatif sur la nature a été maintes fois démontré.
Une équipe de chercheurs de l’université du Massachusetts a démontré qu’il est tout à fait possible de concevoir des biofilms microbiens flexibles afin de produire de l’électricité en continu en s’appuyant sur l’évaporation de l’eau. Le principe pour y parvenir, expliqué dans la revue Nature Communications en date d’août 2022, est celui des espaces étroits, qui ont la capacité de générer du courant à partir de déplacements d’ions contenus dans l’eau.
Un microwatt par centimètre carré
Dans leur article, les auteurs indiquent qu’une feuille de biofilm de 40 micromètres d’épaisseur permet de produire une puissance de 1 microwatt par centimètre carré. Un rendement énergétique certes très limité, qui équivaut toutefois à ce qu’il est possible d’obtenir avec des films bactériens de taille identiques utilisés dans les piles microbiennes. Mais comme le précisent les auteurs, la spécificité de leur dispositif est qu’il n’implique pas de nourrir des micro-organismes pour les maintenir en vie. Et pour cause, cette pile fonctionne... avec des bactéries mortes !
Portant le doux nom de Geobacter Sulfurreducens, le micro-organisme utilisé dans cette expérience colonise les surfaces en prenant la forme d’un mince tapis où chaque organisme se connecte aux autres à l’aide de nanofils. Les chercheurs récupèrent les « tapis » formés par les colonies de micro-organismes morts, puis gravent des circuits dans les biofilms par le biais d’un laser, formant ainsi de micro-canaux. Associés à l’eau du corps, les micro-canaux génèrent une tension électrique. Pour permettre au courant de passer, la biopile est au contact d’une solution riche en ions. Étant donné son épaisseur réduite et sa flexibilité, cette pile peut ainsi prendre la forme d’un pansement destinée à récolter l’humidité et l’eau contenue dans la sueur, afin d’alimenter en continu de petits appareils portables.
Efficace même sans transpiration
Le transport des électrons a lieu à même le biofilm, même sur des peaux qui ne transpirent pas. En effet, comme le précisent les chercheurs, une faible sécrétion continue d’humidité est suffisante pour entraîner une production hydroélectrique. Pour démontrer l’efficacité de son dispositif, l’équipe américaine a utilisé des capteurs de contrainte destinés à la surveillance autonome du pouls ou de la respiration, ainsi que des capteurs de glucose.
En plus de Geobacter Sulfurreducens, les chercheurs ont testé d’autres espèces de bactéries, dont Escherichia Coli avec un résultat plutôt encourageant. Pour optimiser sa biopile, l’équipe prévoit d’augmenter la taille des films microbiens afin d’être en mesure d’alimenter des dispositifs électroniques plus gourmands en énergie.
