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Des algues pour capter l'énergie solaire ?

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Plusieurs laboratoires explorent la piste de la photosynthèse artificielle pour exploiter l'énergie du Soleil. Un groupe d'ingénieurs de l'Université de Stanford a presque pris le contre-pied des travaux existants en utilisant... la photosynthèse naturelle. De l'électricité a été produite directement par des algues.

Image d'algues vertes Chlamydomonas prises en microscopie électronique à balayage. Crédit : domaine public

Voilà des années que l'on tente d'exploiter l'énergie solaire de multiples manières. C'est un problème de plus en plus urgent pour répondre au besoin énergétique de la population mondiale croissante alors que les énergies fossiles s'épuisent et que les problèmes environnementaux s'amplifient. Le projet Iter a bien sûr été lancé mais les problèmes posés par la fusion contrôlée sont redoutables et il faudra encore des dizaines d'années pour les surmonter.

De nombreuses recherches tentent actuellement d'améliorer le rendement des cellules photovoltaïques et de faire baisser les coûts de production. Certains cherchent à imiter les réactions de photosynthèse des cellules végétales, ou s'en inspirent, pour réaliser une photosynthèse artificielle productrice d'énergie. On peut citer par exemple les travaux du groupe de chercheurs du MIT tentant de produire de l'énergie avec l'aide d'un virus ou ceux d'ingénieurs de l'université de Cincinnati, qui, curieusement, ont trouvé l'inspiration chez la grenouille.

Un groupe de chercheurs de l'Université de Stanford est parvenue à faire quelque chose de remarquable. Comme viennent de l'expliquer les ingénieurs dans un article publié dans Nano Letters, ils sont parvenus à exploiter directement les courants d'électrons produits par la conversion des photons solaires à l'intérieur des cellules vivantes d'algues unicellulaires, des Chlamydomonas.

Le changement d'échelle sera difficile

Pour ce faire, il a fallu réaliser un petit exploit : plonger des électrodes en or à l'intérieur même des chloroplastes. C'est précisément dans ces organites (équivalents des organes pour une cellule) que les photons sont captés par les cellules, leur énergie étant convertie en courant d'électrons.

Les courants extraits par les chercheurs de chacune des cellules sont bien sûr très faibles, de l'ordre de un pico-ampère, soit un millionième de millionième d'ampère. Il faudrait mille milliards de cellules pour produire en une heure l'énergie stockée dans une seule pile AA standard. En outre, les électrodes menacent l'intégrité des cellules vivantes qui meurent assez vite et il faudrait mettre au point des électrodes moins létales.

Toutefois, la méthode pourrait être prometteuse car l'efficacité du processus de conversion de l'énergie solaire est déjà de 20 % dans les expériences menées et les chercheurs estiment qu'il n'y a pas de raison qu'il soit impossible d'atteindre des rendements proches de 100 %.

Il ne semble tout de même pas évident de réaliser la même prouesse à grande échelle, ce qui serait de toute façon nécessaire pour concurrencer les cellules photovoltaïques classiques dont les rendements oscillent entre 20 et 40 %.