Les algues offrent un réel potentiel en tant que source d’électricité renouvelable, selon une étude

La nécessité de passer des combustibles fossiles à une production d’énergie plus durable est essentielle. C'est pourquoi une équipe de chercheurs de Concordia étudie une source d'énergie potentielle qui non seulement ne produit aucune émission de carbone, mais qui élimine également le carbone tout en fonctionnant : les algues.

Des chercheurs du laboratoire Optical-Bio Microsystems ont récemment publié un nouvel article sur ce sujet dans la revue Énergies. Ils y décrivent leur méthode d'extraction de l'énergie du processus de photosynthèse des algues en suspension dans une solution spécialisée et logées dans de petites cellules électriques. Configurées correctement, ces cellules peuvent générer suffisamment d'énergie pour alimenter des appareils à faible et très faible consommation tels que les capteurs de l'Internet des objets (IoT).

« L'idée de la microcellule photosynthétique est d'extraire les électrons produits par le processus de photosynthèse », explique Kirankumar Kuruvinashetti, Ph.D., maintenant associé postdoctoral Mitacs à l'Université de Calgary.

“La photosynthèse produit de l'oxygène et des électrons. Notre modèle piège les électrons, ce qui nous permet de générer de l'électricité. Ainsi, plus que d'être une technologie zéro émission, c'est une technologie à émission négative de carbone : elle absorbe le dioxyde de carbone de l'atmosphère et vous donne un courant. Son seul produit dérivé est l'eau. »

Énergie produite jour et nuit

La microcellule photosynthétique se compose d’une anode et d’une chambre cathodique séparées par une membrane échangeuse de protons en forme de nid d’abeille. Les chercheurs ont fabriqué des microélectrodes des deux côtés de la membrane pour collecter les charges libérées par les algues lors de la photosynthèse. Chaque chambre ne mesure que deux centimètres sur deux centimètres sur quatre millimètres.

Les algues sont en suspension dans une solution de deux millilitres dans la chambre anodique tandis que la cathode est remplie de ferricyanure de potassium, un type d'accepteur d'électrons. Une fois que les algues subissent la photosynthèse et commencent à libérer des électrons, les électrons seront collectés à travers les électrodes de la membrane et conduits, créant ainsi un courant.

Les protons, quant à eux, traverseront la membrane jusqu’à la cathode et provoqueront une oxydation, entraînant une réduction du ferrocyanure de potassium.

Le processus fonctionne également sans lumière directe du soleil, mais à une intensité plus faible, explique le docteur. candidat et co-auteur de l’article Dhilippan Panneerselvam.

Panneerselvam explique : « Tout comme les humains, les algues respirent constamment, mais elles absorbent du dioxyde de carbone et libèrent de l'oxygène. Grâce à leur mécanisme de photosynthèse, elles libèrent également des électrons pendant la respiration. La production d'électricité n'est pas arrêtée. Les électrons sont continuellement récoltés.

Muthukumaran Packirisamy, professeur au Département de génie mécanique, industriel et aérospatial et auteur correspondant de l'article, admet que le système n'est pas encore en mesure de rivaliser en matière de production d'électricité avec d'autres systèmes comme les cellules photovoltaïques. La tension aux bornes maximale possible d’une seule cellule micro photosynthétique n’est que de 1,0 V.

Mais il estime qu’avec suffisamment de recherche et de développement, y compris des technologies d’intégration assistées par l’intelligence artificielle, cette technologie a le potentiel de devenir une source d’énergie viable, abordable et propre à l’avenir.

Il offre également des avantages de fabrication significatifs par rapport aux autres systèmes, dit-il.

Packirisamy ajoute : « Notre système n'utilise aucun des gaz ou microfibres dangereux nécessaires à la technologie de fabrication du silicium sur laquelle reposent les cellules photovoltaïques. De plus, l'élimination des puces informatiques en silicium n'est pas facile. Nous utilisons des polymères biocompatibles, de sorte que l'ensemble du système est facilement décomposable et très bon marché à fabriquer.