STANFORD UNIVERSITY – (Etats-Unis) – 04/05/2010 – energiesdelamer.eu – Une équipe de chercheurs (citée plus bas) de la prestigieuse Université Stanford vient de publier dans la non moins prestigieuse revue scientifique de l’American Chemical Society NANOLETTERS datée de mars 2010 ICI, le fruit d’une expérimentation majeure concernant une forme d’énergie tirée des cellules vivantes des algues. En exergue au résumé qu’il propose WonHyoung Ryu, l’auteur principal de ce travail, tient à préciser : » Nous pensons que nous sommes les premiers à être parvenus à extraire des électrons de cellules végétales vivantes. » Pour mener à bien cette recherche l’équipe de Stanford University composée de WonHyoung Ryu, Seoung-Jai Bai, Joong Sun Park, Zubin Huang, Jeffrey Moseley, Tibor Fabian, Rainer J. Fasching, Arthur R. Grossman et Fritz B. Prinz a dû créer en exclusivité une nano-électrode en or ultra-résistant. L’expérimentation a consisté à insérer cette électrode à l’intérieur de la membrane cellulaire vivante d’une algue pour en retirer directement de l’énergie au moment même où s’opère l’échange chimico-physique du processus de photosynthèse. Pour que cela fonctionne, il fallait impérativement que la cellule reste vivante pendant toute la durée de l’expérience. WonHyoung Ryu résume ainsi la découverte de son équipe : » De nombreuses bioénergies sont générées par les processus de photosynthèse, par exemple, les lipides, les alcools, l’hydrogène, et les polysaccharides. Cependant, en général, ce n’est qu’une infime fraction d’énergie solaire qui est absorbée par les organismes photosynthétiques et convertie sous forme d’énergie facilement exploitable. Pour utiliser plus efficacement l’énergie solaire récoltée par les organismes photosynthétiques, nous avons voulu évaluer la faisabilité d’une production de bioélectricité directement extraite des électrons photosynthétiques avant qu’ils ne soient utilisés pour fixer le CO2 sous formes de sucres et/ou de polysaccharides. C’est pourquoi nous avons cherché à extraire directement des électrons photosynthétiques (1,2 pA à 6000 mA/m2) d’une cellule vivante d’algue de type Chlamydomonas reinhardtii (plus d’info sur cette algue ICI) sans recourir à un transporteur d’électron médiateur mais uniquement par insertion d’une nano-électrode dans les chloroplastes des algues et par application d’une surtension voltaïque. Le résultat obtenu peut être envisagé comme une première étape dans une production de bioélectricité par captage direct d’ électrons photosynthétiques à haute énergie. »
Il faut bien comprendre que la nouveauté réside ici dans le fait d’agir au moment précis où la cellule vivante va commencer la photosynthèse, juste au moment où les électrons viennent d’être chargés en lumière et sont à leur niveau le plus élevé de charge énergétique. C’est à ce moment-là que les chercheurs ont introduit une nano-électrode en or dans la cellule pour attirer les électrons et produire de minuscules courants électriques. Ryu commente : » Nous en sommes encore au stade de la recherche. Nous avons agi sur des cellules individuelles vivantes pour prouver que la récolte d’électrons était possible à ce stade. «
Pour avoir uene idée ce qui se passe à l’intérieur de la cellule à ce moment-là, il faut se souvenir que la photosynthèse va se produire dans un chloroplaste. Les chloroplastes sont considérés comme les centrales d’énergie qui produisent les sucres et les fixent dans les feuilles et les algues avec pour effet de leur donner la couleur verte. Au cours de la photosynthèse, l’eau est divisée en oxygène, en protons et en électrons. Lorsque les rayons du soleil frappent les feuilles ou les algues et atteignent les chloroplastes, les électrons excités par la lumière atteignent une charge d’énergie maximale. Ces électrons chargés électriquement sont alors capturés par toute une série de protéines qui vont utiliser l’énergie des électrons jusqu’à épuisement de ceux-ci pour produire et fixer les sucres. Pour la première fois donc des scientifiques viennent de détourner ce processus d’échange en captant l’énergie contenue dans les électrons grâce à la nano-électrode en or introduite avant que les protéines elles-mêmes ne s’en servent. Les déchets laissés par la production de ce type d’électricité sont des protons et de l’oxygène, ce qui fait dire à Ryu : » C’est potentiellement l’une des sources d’énergie les plus propres que l’on ait jamais trouvée puisque même les déchets qu’elle produit sont propres. Mais la vraie question pour nous est de savoir si elle est économiquement viable? «
Pour l’instant l’équipe de Ryu avoue être parvenue à extraire de chaque cellule vivante un seul picoampère (soit 10 puissance−12 ampères). C’est une quantité si infinitésimale d’électricité qu’il faudrait plus d’un milliard de cellules vivantes ponctionnées pendant une heure pour obtenir la quantité d’énergie contenue dans une seule pile AA de 1,5V (pas même de quoi faire fonctionner une télécommande !). Mais, à ma connaissance, il n’est pas de recherche qui ait produit un résultat commercial satisfaisant immédiat ! L’autre inconvénient mis en avant par les chercheurs est plus préoccupant : il tient au fait que dans l’état actuel de cette recherche, l’introduction de la nano-électrode en or dans la cellule provoque sa mort en moins d’une heure… Or on l’a bien compris, cette cellule produit de l’électricité uniquement si elle est vivante. Dans le futur, il faudrait imaginer pouvoir intervenir sur des algues plus grandes avec des surfaces de collecte plus importantes et de plus grands chloroplastes. Pour ces expériences les chercheurs devront également imaginer une électrode plus grande pour attirer plus d’électrons. L’usine n’est certes pas pour demain… ni même pour après-demain… mais bon, quelle découverte! Bravo à toute cette équipe d’ores et déjà de légende !!!
Je rappelle : on peut avoir accès (payant) à la publication intégrale de » Direct Extraction of Photosynthetic Electrons from Single Algal Cells by Nanoprobing System » de WonHyoung Ryu, Seoung-Jai Bai, Joong Sun Park, Zubin Huang, Jeffrey Moseley, Tibor Fabian, Rainer J. Fasching, Arthur R. Grossman et Fritz B. Prinz sur le site de NANOLETTERS de Mars 2010 ICI
Article : Francis ROUSSEAU
Docs : site liés. Schéma 1 : Extraction directe d’électrons photosynthétiques à partir de cellules algales par Nanoprobing System © NanoLetters. 2. Coupe au microscope électronique d’algue Chlamydomonas © Dartmouth Electron Microscope Facility, Dartmouth College. 3 Algues © DP
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