Vous ne connaissez pas le système biophotovoltaïque, qui exploite des cyanobactéries pour convertir l’énergie solaire en électricité ? Peu importe. Des chercheurs allemands, eux, connaissent très bien. Ce procédé combine la photosynthèse et l’utilisation du ferricyanure pour capter les électrons produits. Cette technologie pourrait offrir une alternative aux panneaux solaires en utilisant le CO2 et l’eau comme sources d’énergie.
Pour produire de l'électricité, aujourd'hui, il n'y a pas trente-six solutions, mais majoritairement trois, que sont les sources d'énergies fossiles, l'éolien ou les systèmes photovoltaïques au silicium. Mais une équipe de chercheurs allemands en explore une quatrième : les biophotovoltaïques (BPV). Leur étude s’intéresse aux cyanobactéries, notamment les Synechocystis sp. PCC 6803, capables de capter le CO2 et de générer de l’électricité grâce à la photosynthèse.
Il s'agit d'un procédé de récupération des électrons produits lors de la conversion de l’énergie solaire. Le ferricyanure facilite leur transfert vers une électrode. Contrairement aux panneaux photovoltaïques classiques, cette technologie ne doit son existence qu'à des organismes vivants capables de s’auto-réparer et de s’adapter à leur environnement. Si son rendement reste limité, elle ouvre des perspectives pour une production d’énergie plus écologique.
Une conversion de l’énergie solaire basée sur la photosynthèse
Les systèmes biophotovoltaïques exploitent la capacité naturelle des cyanobactéries à capter la lumière du soleil pour générer des électrons. Dans le cas de Synechocystis sp. PCC 6803, la photosynthèse permet d’extraire ces électrons et de les orienter vers une électrode. Cette bactérie utilise l’énergie lumineuse pour dissocier l’eau et capter le CO2, un mécanisme similaire à celui des plantes. L’électrode sert alors de collecteur, permettant de transformer ce flux en électricité exploitable.
Ce procédé utilise le transfert d’électrons extracellulaire (EET), une capacité propre à certaines bactéries. Mis dans un environnement naturel, ces électrons restent en grande partie utilisés pour la respiration cellulaire. Les chercheurs ont donc introduit un médiateur, le ferricyanure, pour optimiser leur captation. Ce composé chimique facilite le passage des électrons vers l’électrode, et augmente ainsi la production électrique. L’étude a révélé que cette intervention n’altère pas la croissance de la bactérie ni ses capacités photosynthétiques. Le système continue de capter et de transformer le CO2 sans perturber son métabolisme.
La seule ombre au tableau reste la quantité d’électricité produite. Si le concept est fonctionnel, son efficacité reste inférieure à celle des panneaux photovoltaïques en silicium. Les chercheurs cherchent à améliorer les performances en modifiant les conditions de culture et en explorant d’autres médiateurs chimiques. À terme, ce type de technologie pourrait compléter les solutions existantes, notamment dans des environnements où l’installation de panneaux solaires est difficile, voire impossible, comme sur les toits de monuments classés.
Une alternative écologique aux panneaux photovoltaïques ?
Les panneaux photovoltaïques traditionnels sont aujourd’hui la solution la plus répandue pour convertir l’énergie solaire en électricité. Mais ce succès est entaché par les ressources en silicium qu'ils demandent et les déchets difficiles à recycler que génère leur production. Les systèmes BPV offrent une alternative verte en exploitant des organismes vivants. Ces bactéries sont capables de se régénérer, ce qui pourrait limiter les besoins en maintenance et en renouvellement des installations.
L’utilisation du CO2 comme source d’énergie constitue un autre avantage potentiel. Contrairement aux cellules photovoltaïques classiques, qui nécessitent un apport constant de lumière, les cyanobactéries peuvent fonctionner dans des conditions plus variées. Elles continuent d’absorber le CO2 et de produire des électrons même dans des environnements moins lumineux. Cette caractéristique pourrait permettre de produire de l’électricité dans des régions où l’ensoleillement est irrégulier.
Mais ne crions pas victoire trop tôt. La technologie n'en est qu'à ses balbutiements. La quantité d’électricité générée est pour le moment insuffisante pour une exploitation à grande échelle, et des améliorations sont nécessaires pour augmenter le rendement du transfert d’électrons. Les chercheurs explorent plusieurs pistes, notamment la modification génétique des bactéries pour améliorer leur efficacité énergétique. D’autres solutions consistent à optimiser les conditions de culture ou à tester de nouveaux médiateurs chimiques plus performants que le ferricyanure.
Source : Tomsguide
