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Les algues génétiquement modifiées : la clé des biopiles solaires de demain ?

Les cellules photovoltaïques biologiques sont des piles à combustible utilisant la capacité de photosynthèse de certains microorganismes pour générer de l’électricité. Un nouveau modèle utilisant des algues génétiquement modifiées s’est révélé plus performant que les précédents, non seulement pour la production d’énergie mais aussi parce qu’il permet son stockage.

Développée par des chercheurs de l’Université de Cambridge, cette nouvelle pile à combustible alimentée par des algues est 5 fois plus performante que les précédents modèles. Au-delà d’une performance accrue, cette pile a un rendement supérieur et est plus facile à utiliser.

Ces piles à combustibles aux algues, décrites dans la revue Nature Energy sont des cellules photovoltaïques biologiques, parfois aussi appelées cellules photovoltaïques de type organique (ou biological photovoltaic ou BPV en anglais). Elles captent l’énergie solaire et la transforment en énergie électrique en utilisant les capacités de photosynthèse de micro-organismes tels que les algues. C’est une source alternative d’énergie à la fois écologique et rentable.

La variante développée par l’équipe de Cambridge utilise des algues génétiquement modifiées qui, du fait d’une efficience accrue, réduisent la perte d’énergie électrique par dissipation pendant le processus de photosynthèse.

Enhancing power density of biophotovoltaics by decoupling storage and power delivery.
Credit Department of Biochemistry – University of Cambridge

De plus, dans les versions précédentes de pile photovoltaïque biologique, la charge (captation de l’énergie solaire et génération des électrons), et le transfert de l’énergie produite dans le circuit électrique se font dans un même compartiment : les électrons génèrent du courant là où ils sont produits. Dans cette nouvelle approche, les chercheurs ont développé un système à 2 compartiments, séparant de fait la charge et le transfert de l’énergie dans le circuit électrique.

Charge et transfert d’énergie ont souvent des besoins contradictoires ou pour le moins différents, a expliqué, dans un communiqué de presse, Kadi Liis Saar du département de chimie de l’université de Cambridge. « Par exemple, l’unité de charge doit être exposée au soleil pour permettre un chargement le plus efficient possible, alors que l’unité de transfert qui fonctionne quelle que soit la luminosité doit être optimisée pour convertir des électrons en courant électrique avec la perte d’énergie la plus faible possible ».

Ce modèle améliore la performance et permet le stockage : l’énergie générée pendant la journée peut être stockée et utilisée la nuit ou en l’absence de soleil. Des piles sans capacité de stockage ne sont pas adaptées à une diffusion large et à un usage commercial.

Aujourd’hui, ces piles bio solaires ne sont pas encore assez puissantes pour être d’une grande utilité ; bien que leur densité énergétique de 0,5 watts par m2 soit cinq fois celle d’autres piles à algues, ce n’est encore seulement qu’un dixième de la densité énergétique des piles photo voltaïques classiques.

Wattway une route solaire intégrant des cellules photovoltaïques

Dans leur configuration actuelle, ces piles à algues ne vont probablement pas alimenter de grands réseaux à court terme. Cependant les auteurs soulignent leur potentiel pour des utilisations plus modestes moins gourmandes en énergie dans des pays à fort ensoleillement et sous-développés en termes d’infrastructures comme l’Afrique. Dans la forte mouvance actuelle de remplacement des énergies fossiles par les énergies renouvelables, elles pourraient contribuer au stockage de l’électricité.

traduction Véronique Guiberteau Canfrère

Phys, Cambridge, Nature

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