Les bactéries à l'origine d'une véritable révolution verte dans l'électronique personnelle
Une équipe de l'UMass Amherst met au point un biofilm capable de produire de l'électricité en continu et à long terme à partir de la sueur.
Des chercheurs de l'université du Massachusetts Amherst ont récemment annoncé qu'ils avaient réussi à concevoir un biofilm qui récupère l'énergie de l'évaporation et la convertit en électricité. Ce biofilm a le potentiel de révolutionner le monde de l'électronique portable, en alimentant tout, des capteurs médicaux personnels aux appareils électroniques personnels.
Un capteur alimenté par un biofilm, situé sur le cou, qui mesure le signal mécanique de la déglutition.
Liu et al., 10.1038/s41467-022-32105-6
"Cette technologie est très intéressante", déclare Xiaomeng Liu, étudiant diplômé en génie électrique et informatique au College of Engineering de l'UMass Amherst et auteur principal de l'article. Il s'agit d'une véritable énergie verte et, contrairement aux autres sources d'énergie dites "vertes", sa production est totalement écologique."
En effet, ce biofilm - une fine couche de cellules bactériennes de l'épaisseur d'une feuille de papier - est produit naturellement par une version modifiée de la bactérie Geobacter sulfurreducens. G. sulfurreducens est connue pour produire de l'électricité et a déjà été utilisée dans des "batteries microbiennes" pour alimenter des appareils électriques. Mais ces batteries nécessitent que G. sulfurreducens soit correctement soignée et nourrie en permanence. En revanche, ce nouveau biofilm, qui peut fournir autant, sinon plus, d'énergie qu'une batterie de taille comparable, fonctionne, et fonctionne en permanence, parce qu'il est mort. Et parce qu'il est mort, il n'a pas besoin d'être nourri.
"C'est beaucoup plus efficace", déclare Derek Lovley, professeur émérite de microbiologie à l'UMass Amherst et l'un des auteurs principaux de l'article. "Nous avons simplifié le processus de production d'électricité en réduisant radicalement la quantité de traitement nécessaire. Nous cultivons durablement les cellules dans un biofilm, puis nous utilisons cette agglomération de cellules. Cela réduit les apports énergétiques, simplifie tout et élargit les applications potentielles."
Le secret de ce nouveau biofilm est qu'il produit de l'énergie à partir de l'humidité de votre peau. Bien que nous lisions tous les jours des articles sur l'énergie solaire, au moins 50 % de l'énergie solaire qui atteint la terre sert à évaporer l'eau. "Il s'agit d'une source d'énergie énorme et inexploitée", explique Jun Yao, professeur d'ingénierie électrique et informatique à l'UMass, et autre auteur principal de l'article. Comme la surface de notre peau est constamment humide de sueur, le biofilm peut se "brancher" et convertir l'énergie bloquée dans l'évaporation en une énergie suffisante pour alimenter de petits appareils.
"Le facteur limitant de l'électronique portable, explique Yao, a toujours été l'alimentation électrique. Les batteries s'épuisent et doivent être changées ou rechargées. Elles sont également encombrantes, lourdes et inconfortables." Mais un biofilm flexible transparent, petit et fin, qui produit une alimentation continue et régulière en électricité et qui peut être porté, comme un pansement, comme un patch appliqué directement sur la peau, résout tous ces problèmes.
Ce qui fait que tout cela fonctionne, c'est que G. sulfurreducens se développe en colonies qui ressemblent à de fines nattes, et que chacun des microbes individuels est relié à ses voisins par une série de nanofils naturels. L'équipe récolte ensuite ces tapis et utilise un laser pour graver de petits circuits dans les films. Une fois les films gravés, ils sont pris en sandwich entre des électrodes et finalement scellés dans un polymère doux, collant et respirant que vous pouvez appliquer directement sur votre peau. Une fois que cette minuscule batterie est "branchée" en l'appliquant sur votre corps, elle peut alimenter de petits appareils.
"Notre prochaine étape consistera à augmenter la taille de nos films afin d'alimenter des appareils électroniques portables plus sophistiqués", explique M. Yao, et M. Liu souligne que l'un des objectifs est d'alimenter des systèmes électroniques entiers, plutôt que des appareils individuels.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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