La production d’électricité à partir de votre sueur pourrait être la base des prochaines technologies portables
Imaginez un monde où la montre intelligente que vous portez au poignet ne serait jamais à court de charge, car elle utiliserait votre sueur pour s’alimenter. Cela peut sembler relever de la science-fiction, mais des chercheurs ont réussi à concevoir un biofilm bactérien capable de produire de l’électricité en continu à partir de la transpiration.
Image d’entête, à partir de l’étude : un capteur alimenté par un biofilm, sur le cou, qui mesure le signal mécanique de la déglutition. (Liu et col./ Nature Communications)
Ils peuvent récolter l’énergie dans l’évaporation et la convertir en électricité, ce qui pourrait révolutionner les dispositifs électroniques portables, des capteurs médicaux personnels aux appareils électroniques.
Les données scientifiques figurent dans une nouvelle étude (lien plus bas).
Selon l’auteur principal Jun Yoa, professeur d’ingénierie électrique et informatique à l’Université du Massachusetts Amherst (UMass), aux États-Unis :
Le facteur limitant de l’électronique portable a toujours été l’alimentation électrique. Les batteries s’épuisent et doivent être changées ou rechargées. Elles sont également encombrantes, lourdes et inconfortables.
Mais la surface de notre peau étant constamment humide de sueur, un petit biofilm fin, transparent et flexible, porté comme un pansement, pourrait constituer une alternative bien plus pratique.
Le biofilm est constitué d’une feuille de cellules bactériennes d’environ 40 micromètres d’épaisseur, soit à peu près l’épaisseur d’une feuille de papier. Il est constitué d’une version génétiquement modifiée de la bactérie Geobacter sulfurreducens.
La G. sulfurreducens est un micro-organisme connu pour produire de l’électricité et il a déjà été utilisé dans des « piles à combustible microbiennes ». Celles-ci exigent que les bactéries soient vivantes, ce qui nécessite des soins appropriés et une alimentation constante, mais ce nouveau biofilm peut fonctionner en continu, car les bactéries sont déjà mortes.
A partir de l’étude, un réseau de dispositifs intégrés alimente un petit écran LCD. (Liu et col./ Nature Communications)
Selon l’auteur principal, Derek Lovley, professeur de microbiologie à l’UMass Amherst :
C’est beaucoup plus efficace. Nous avons simplifié le processus de production d’électricité en réduisant radicalement la quantité de traitement nécessaire.
Nous avons simplifié le processus de production d’électricité en réduisant de façon radicale la quantité de traitement nécessaire. Cela réduit les apports énergétiques, simplifie tout et élargit les applications potentielles.
Le procédé repose sur la production d’électricité par évaporation, l’effet hydrovoltaïque. Le flux d’eau est entraîné par l’évaporation entre le biofilm solide et l’eau liquide, ce qui entraîne le transport de charges électriques pour générer un courant électrique.
Les colonies de G. sulfurreducens sont cultivées en fines nattes qui sont récoltées puis gravées de petits circuits à l’aide d’un laser. Elles sont ensuite prises en sandwich entre des électrodes en maille et enfin scellées dans un polymère souple, collant et respirant qui peut être appliqué directement sur la peau sans irritation.
Dans un premier temps, les chercheurs ont testé le dispositif en le plaçant directement sur une surface d’eau, qui a produit environ 0,45 volt d’électricité en continu. Porté sur une peau en sueur, il a produit de l’énergie pendant 18 heures, et même une peau non suintante a généré une production électrique substantielle, ce qui indique que la sécrétion continue et de faible niveau d’humidité par la peau est suffisante pour produire cet effet.
Selon Yao :
Notre prochaine étape consistera à augmenter la taille de nos films afin d’alimenter des systèmes électroniques portables plus sophistiqués.
L’équipe a pour objectif d’être un jour en mesure d’alimenter non seulement des dispositifs individuels, mais aussi des systèmes électroniques entiers, grâce à ce biofilm. Et comme les micro-organismes peuvent être produits en masse à partir de matières premières renouvelables, il s’agit d’une alternative intéressante pour la production de matériaux renouvelables destinés à alimenter des appareils à énergie propre.
L’étude publiée dans Nature Communications : Microbial biofilms for electricity generation from water evaporation and power to wearables.