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L’humidité dans l’air suffirait pour produire de l’éléctricité
Aussi incroyable que cela puisse paraître, il n’est pas nécessaire de faire appel au vent ou au soleil pour produire de l’électricité. L’air que nous respirons, surtout s’il est humide, serait suffisant. Une équipe de chercheurs américains a ainsi mis au point un dispositif capable de produire de l’électricité à partir de l’air ambiant grâce à une bactérie. En Israël, des scientifiques ont réussi à générer une tension électrique en utilisant uniquement de l’eau et du métal. L’expression « Il y a de l’électricité dans l’air » deviendrait-elle une réalité ?
L’alliance improbable de la microbiologie et du génie électrique
Depuis qu’il a découvert en 1987 les bactéries du genre Géobacter sulfurreducens dans la boue du fleuve Potomac à l’est des États-Unis, le microbiologiste Derek Lovley a toujours souhaité exploiter leurs capacités hors du commun. Ce genre bactérien peut en effet créer de longs filaments protéiques conducteurs d’électricité. En 2003, le chercheur parvient à démontrer expérimentalement que ces bactéries sont capables de maintenir une activité électrique pendant de longues périodes. Pour tirer profit de cette propriété, lui et son équipe de l’université du Massachusetts à Amherst (USA) réalisent plusieurs travaux et finissent par créer un dispositif baptisé « Air-gen », qui fait l’objet d’une publication en février 2020.
Le principe de fonctionnement de l’Air-gen est le suivant. Un mince fil de seulement 7 micromètres d’épaisseur, composé de nanofilaments protéiques produits par la bactérie Géobacter sulfurreducens, est connecté à deux électrodes. La première électrode est en contact avec tout le dessous du film protéique tandis que la seconde n’est en contact qu’avec une partie du dessus du film. Au simple contact de l’air ambiant, la pellicule en absorbe la vapeur d’eau. Les pores présents entre les nanofilaments protéiques, la conductivité électrique et la chimie spécifique des protéines conductrices permettent de créer un courant stable entre les deux électrodes. D’après les mesures effectuées par l’équipe de recherche, le système produit une tension soutenue d’environ 0,5 V avec une densité de courant d’environ 17 micro-ampères par centimètre carré.
Cela ne représente pas beaucoup d’énergie, mais la connexion de plusieurs Air-gen pourrait permettre d’alimenter des petits appareils comme les smartphones et d’autres appareils électroniques personnels – le tout sans gaspillage et en utilisant uniquement l’humidité ambiante, même dans des régions très sèches comme le Sahara. À terme, les chercheurs espèrent pouvoir fabriquer des systèmes à grande échelle comme, par exemple, l’intégration de cette technologie dans la peinture murale pour alimenter les maisons ou la mise au point de générateurs autonomes à air comprimé pour fournir de l’électricité hors réseau. Seul point noir : la bactérie Géobacter sulfurreducens ne produit qu’une quantité limitée de nanofils. L’écueil pourrait être contourné par la conception génétique d’autres bactéries, comme E. coli, pour effectuer le même processus dans des proportions plus importantes.
Des batteries à la vapeur pour les pays en développement
À peu près au même moment, en Israël, une équipe de recherche de l’université de Tel-Aviv s’est intéressée au phénomène des nuages orageux, et plus précisément au moment où les gouttelettes d’eau se transforment en d’énormes décharges électriques – la foudre – pouvant atteindre une longueur d’environ 800 mètres. Elle a ainsi cherché à exploiter la capacité des gouttelettes d’eau à charger les surfaces métalliques par friction et a étudié l’interaction entre les molécules d’eau et plusieurs métaux : certains d’entre eux accumulent spontanément des charges électriques quand il y a de l’humidité. Plusieurs expériences en laboratoire exposant différentes surfaces de métal à différents taux d’humidité ont été menées et ont abouti à la conclusion qu’à partir d’une humidité relative supérieure à 60%, une tension de 1 V naît entre les surfaces de deux métaux distincts, en particulier le zinc et l’acier inoxydable. Par contre, en dessous de ce seuil, la tension disparaît complètement. L’expérience a été reproduite dans des conditions naturelles et a donné les mêmes résultats.
Selon les chercheurs, une application pratique de cette découverte dans le futur pourrait être la mise au point de piles basse tension rechargeables uniquement à partir de la vapeur d’eau dans l’air. Ces batteries pourraient être particulièrement utiles dans les pays en développement, où l’humidité au-dessus de 60% est souvent plus présente que l’accès à l’électricité.
