Des scientifiques de l’Université du Massachusetts ont créé un dispositif expérimental qui produit de l’électricité à partir de l’air. Il le fait constamment et par tous les temps. Comment ça marche et pourquoi ça peut révolutionner la lutte contre le changement climatique.
Crédit : Derek Lovley/Ella Maru Studio
Les scientifiques ont mis au point une technologie révolutionnaire capable de produire de l’énergie propre simplement à partir de l’air, ou plutôt « à partir de rien », comme le disent eux-mêmes les auteurs de l’étude. L’énergie peut être obtenue dans n’importe quel type de conditions atmosphériques, de jour comme de nuit, 24 heures sur 24 : ce n’est pas un hasard s’il a été appelé « l’effet Air-gen générique ». Essentiellement, c’est le Saint Graal de l’approvisionnement énergétique durable, bien qu’il en soit encore au stade de prototype expérimental. La caractéristique la plus surprenante de la nouvelle technologie réside dans le fait que n’importe quel objet pourrait être transformé en un appareil capable de produire et de stocker une énergie de l’ordre de plusieurs kilowatts, suffisante, par exemple, pour faire fonctionner une maison privée ou pour recharger une voiture électrique. . Avec une telle technologie, il pourrait être possible de se libérer complètement des combustibles fossiles, en exploitant une source omniprésente et toujours disponible.
Il a été développé par une équipe de recherche dirigée par des scientifiques du Département de génie électrique et informatique de l’Université du Massachusetts, qui ont collaboré étroitement avec des collègues de l’Institut des sciences de la vie appliquées (IALS) et du Département d’ingénierie biomédicale. Les chercheurs, coordonnés par le professeur Jun Yao, professeur à l’UMass Amherst College of Engineering, se sont inspirés des nuages pour le développer, en créant une version miniaturisée et artificielle. « L’air contient une énorme quantité d’électricité. Pensez à un nuage, qui n’est rien d’autre qu’une masse de gouttelettes d’eau. Chacune de ces gouttelettes contient une charge, et lorsque les conditions sont réunies, le nuage peut produire des éclairs, mais nous ne savons pas comment capter de manière fiable l’électricité de la foudre. Ce que nous avons fait, c’est créer un nuage artificiel à petite échelle qui produit de l’électricité pour nous de manière prévisible et continue afin que nous puissions la collecter », a déclaré le professeur Yao dans un communiqué de presse. Mais comment ont-ils fait ?
Le secret pour obtenir cette énergie « toujours et en tout cas » réside dans une caractéristique précise : le dispositif affecté à la collecte doit être constitué d’un matériau à nanopores d’un diamètre inférieur à 100 nanomètres. Pour vous donner une idée, c’est une partie infinitésimale du diamètre d’un cheveu humain, qui va de 65 à 100 micromètres, donc c’est moins d’un millième de ce dernier. Les trous doivent donc être vraiment microscopiques. La raison est liée à un principe dit de « libre parcours moyen », qui est la distance entre une molécule et une autre dans un composé, en l’occurrence celle de l’eau dans l’air. Les molécules d’eau qui traversent le matériau mince de l’appareil par le haut ont du mal à traverser les parois des nanopores, donc la partie supérieure est « bombardée » de molécules bien plus que la couche inférieure. Comme les molécules d’eau sont chargées électriquement, cela crée une différence de potentiel qui provoque la libération d’énergie. C’est le même principe qui déclenche les éclairs des nuages, sauf que dans ce cas, il s’agit d’un processus contrôlé et à petite échelle, qui permet la création d’une énergie très propre et continue, même dans des environnements arides tels que le désert du Sahara ( un minimum d’humidité est toujours présent dans l’air).
« L’idée est simple, mais elle n’a jamais été découverte auparavant et elle ouvre toutes sortes de possibilités », a expliqué le professeur Yao, ajoutant que grâce à elle, il est possible d’imaginer « un monde futur où l’électricité propre est disponible partout où vous allez ». . Dans une étude publiée en février 2020, la même équipe de recherche avait découvert qu’il était possible d’obtenir de l’énergie propre à partir de l’air – ou plutôt, de la vapeur d’eau présente dans l’air – grâce à des nanofils protéiques électriquement conducteurs produits par un micro-organisme, Geobacter sulfurreducens. . Dès cette première étude, publiée dans la revue scientifique faisant autorité Nature, les scientifiques ont réalisé que la bactérie n’était pas indispensable à la production d’énergie, mais qu’une très fine couche de matériau avec des nanopores suffisait. Compte tenu de la petite taille de chaque couche, il est possible d’empiler ces feuilles et de créer de petites centrales électriques capables de produire « de l’énergie à partir de rien » et de l’accumuler comme une vraie batterie. Une révolution potentielle dans la lutte contre le changement climatique, pour laquelle il faudra cependant attendre encore longtemps, étant donné qu’on parle encore d’une application expérimentale. Les détails de la recherche « Generic Air-Gen Effect in Nanoporus Materials for Sustainable Energy Harvesting from Air Humidity » ont été publiés dans la revue scientifique Advanced Materials.
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