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Les futurs smartphones alimentés par des biobatteries au sucre ?

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Une équipe de chercheurs de Virginia Tech a créé une pile à combustible enzymatique à base de glucose dont la densité de stockage d'énergie est dix fois supérieure à celle d'une batterie au lithium. Elle se recharge avec une solution de maltodextrine et pourrait, en théorie, alimenter des appareils mobiles. Le professeur Y. H. Percival Zhang a confirmé à Futura-Sciences que cette technologie serait commercialement viable à court terme.

Deux membres de l’équipe du Virginia Tech qui a créé une pile à combustible enzymatique aérobie (de gauche à droite, Zhiguang Zhu, spécialiste en ingénierie des systèmes biologiques, et le professeur Y. H. Percival Zhang). Celle-ci parvient à produire une densité de stockage d’énergie dix fois supérieure à celle d’une batterie au lithium-ion. © Virginia Tech

Le sucre, qui est une source d'énergie aussi efficace qu'indispensable pour l'organisme humain, peut-il devenir le carburant des futures batteries de nos smartphones ? La réponse est oui, selon le professeur Y. H. Percival Zhang. Chercheur à l'Institut polytechnique de Virginie, plus connu sous le nom de Virginia Tech, il a mis au point avec son équipe une biobatterie alimentée au sucre dont les performances semblent très prometteuses. Si les piles à combustible de ce type ne sont pas une nouveauté, celle créée par le professeur Zhang a une densité d'énergie inédite, dix fois supérieure à celle d'une batterie lithium-ion. Selon le scientifique, d'ici trois ans, sa biobatterie pourrait alimenter des téléphones mobiles, des tablettes et toutes sortes de gadgets électroniques. « Nous avons créé une start-up, Cell-Free BioInnovations, qui travaille sur cette technologie. Nous avons levé des fonds pour les prochaines années », indique Y. H. Percival Zhang.

L'équipe de Virginia Tech a bâti son projet à partir d'une pile à combustible enzymatique aérobie. Cette dernière produit un catabolisme synthétique pour transformer de la maltodextrine en électricité à partir de 13 enzymes spécifiques. L'équipe de Virginia Tech est parvenue à générer 24 électrons par unité de glucose. Il s'agit là d'une première, car la densité d'énergie obtenue est dix fois supérieure à ce qui a pu être accompli jusqu'à présent, souligne le professeur Zhang. « Les piles à combustible enzymatiques contenant 15 % de solution de maltodextrine ont une densité de stockage d'énergie de 596 Ah/kg (ampères-heure par kilogramme), qui est plus élevée d'un ordre de grandeur que celle des batteries lithium-ion», explique le chercheur dans l'article publié par la revue Nature Communications.

Pour fonctionner, la biobatterie utilise 13 enzymes spécifiques non immobilisées. Ci-dessus, deux de ces biobatteries montées en série alimentent une horloge numérique. © Virginia Tech

Des enzymes et du sucre pour alimenter des smartphones

L'un des secrets de cette biobatterie est qu'elle utilise des enzymes non immobilisées. Cette méthode permet de conserver intacte l'activité des enzymes et facilite le transfert des électrons. De plus, à la différence des piles à combustible à hydrogène ou à méthanol direct, cette pile à combustible enzymatique utilise des composants biodégradables et non inflammables. Pour la recharger, il suffit d'ajouter une solution de maltodextrine à 15 %. Les chercheurs imaginent une biobatterie à cartouche, qu'il suffirait de remplacer comme cela se fait avec les imprimantes à jet d'encre.

Le professeur Zhang nous confirme que la configuration de sa batterie au sucre pourrait être adaptée aux designs aussi variés qu'exigeants des smartphones, tablettes, capteurs et autres vêtements intelligents. Il y a toutefois encore du chemin à parcourir avant d'atteindre ce résultat. Pour le moment, notre interlocuteur reconnaît que l'autonomie et la capacité de recharge de la biobatterie sont nettement plus faibles que celles d'un modèle au lithium-ion. « Notre but est de parvenir à des niveaux similaires. Certaines enzymes industrielles sont très stables. Notre objectif à venir est d'augmenter la stabilité et la densité énergétique des enzymes. » Par ailleurs, le professeur Zhang à la recherche d'investisseurs et de partenaires industriels pour faire aboutir le projet le plus rapidement possible.

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