Une nouvelle recherche met en avant une batterie de flux utilisant de la riboflavine et de la glucose, imitant le métabolisme humain pour produire de l’énergie. Ce développement pourrait constituer une avancée majeure dans le domaine des énergies durables en utilisant des matériaux organiques facilement disponibles.
Des chercheurs américains ont mis au point la première batterie au monde utilisant de la vitamine B2 et du sucre qui imite la façon dont le corps génère de l’énergie.
Une porte ouverte à de nombreuses questions
Les chercheurs de l’Université de Binghamton ont conçu une batterie fluide à base de riboflavine (vitamine B2) et de glucose, suivant le processus biologique par lequel nos cellules extraient de l’énergie des aliments.
Cette avancée pourrait signaler un tournant pour un secteur en quête de solutions durables.
Alors que des matériaux critiques tels que le lithium ou le cobalt posent des problèmes environnementaux, géopolitiques et sociaux, cette solution bioinspirée présente une alternative innovante, utilisant des molécules organiques abondantes, renouvelables et non toxiques.
Les avancées dans le stockage de l’énergie suivent une direction inattendue : le corps humain.
Fonctionnement de ce système inspiré de la vie
Ce système de batterie repose sur un principe simple mais puissant : le métabolisme. Dans notre corps, la riboflavine transporte des électrons lors de la décomposition du glucose, libérant ainsi de l’énergie.
En laboratoire, la vitamine joue un rôle similaire au sein d’une cellule de flux, un type de batterie où l’électrolyte circule entre les électrodes, facilitant des réactions chimiques génératrices d’électricité.
Ce design utilise des électrodes en carbone et un électrolyte liquide avec du glucose du côté négatif. Plutôt que des métaux tels que le platine, la riboflavine est utilisée comme catalyseur. Du côté positif, des essais ont été effectués avec du ferrocianure de potassium et de l’oxygène pour évaluer différents comportements électrochimiques.
Une alternative sans métaux lourds
Traditionnellement, de nombreux designs de batteries organiques nécessitaient des métaux précieux pour décomposer le glucose et libérer de l’énergie. Cependant, ces métaux sont coûteux, rares et difficiles à recycler. L’innovation ici consiste à les remplacer par de la vitamine B2, beaucoup plus accessible et stable même dans des conditions de forte alcalinité.
La riboflavine a montré une bonne capacité de transfert d’électrons, et bien qu’elle ait tendance à se dégrader en présence d’oxygène et de lumière, les chercheurs travaillent sur des techniques pour la protéger par encapsulation ou modification chimique.
Cette avancée supprime une barrière majeure à l’expansion des batteries organiques : la dépendance à des matériaux coûteux et non durables. Elle ouvre également la voie à de nouvelles combinaisons de biocomposants, tels que des enzymes ou des acides organiques, pour continuer à diversifier la technologie.
L’étude démontre une batterie de flux utilisant de la riboflavine et du glucose pour générer de l’électricité, présentant un rendement comparable aux systèmes traditionnels d’oxydation du glucose et explorant différentes configurations d’électrolyte et de cathode. Les résultats suggèrent que des combinaisons bio-inspirées pourraient offrir une alternative durable et efficace pour le stockage d’énergie.
Résultats encourageants et défis à venir
Les résultats ne se limitent pas au laboratoire. Le modèle avec ferrocianure a atteint une densité de puissance comparable à celle des batteries de flux commerciales au vanadium, un standard établi dans le secteur. La version avec oxygène, bien que plus lente, s’est révélée plus simple, économique et adaptable pour une utilisation massive.
Cependant, des défis demeurent. Un des principaux obstacles est la photosensibilité de la riboflavine, qui diminue son efficacité en lumière. Pour y remédier, l’équipe envisage de modifier la structure de la vitamine ou de redessiner la cellule afin de mieux contrôler l’exposition à la lumière.
Il faut également améliorer la stabilité à long terme et augmenter la densité énergétique pour rivaliser avec les batteries déjà présentes sur le marché.
Implications réelles et exemples concrets
Si cette technologie évolue, elle pourrait être intégrée dans des systèmes de stockage résidentiels, notamment dans les zones rurales ou les pays où l’accès aux métaux est limité. Sa biodégradabilité et son faible coût la rendent également attrayante pour des dispositifs jetables, des capteurs médicaux ou même des technologies portables à faible consommation.
Au Japon, par exemple, des biopiles sont déjà à l’étude pour alimenter des patches cutanés intelligents. En Europe, des consortiums comme le BAT4EVER explorent des moyens d’incorporer des biomolécules fonctionnelles dans des électrodes recyclables. Tout laisse à penser que l’avenir du stockage énergétique pourrait être plus organique que prévu.
Potentiel
Cette technologie possède un avantage clé : elle rompt avec la dépendance à l’extraction minière. En s’appuyant sur des molécules organiques, elle ouvre la possibilité de fabriquer des batteries avec une faible empreinte environnementale, même à partir de sous-produits agricoles ou de déchets alimentaires.
Son utilisation dans des microréseaux énergétiques locaux alimentés par des énergies solaires ou éoliennes permettrait de stocker des excédents sans recourir à des matériaux critiques. De plus, non toxique, elle simplifie la gestion en fin de vie des dispositifs : pas de déchets dangereux, pas de risques de contamination.
À court terme, elle ne remplacera pas les batteries au lithium dans les voitures électriques ou les centrales industrielles. Cependant, elle pourrait devenir un élément central dans un écosystème énergétique décentralisé, où chaque maison, école ou communauté aura accès à un stockage sûr, propre et abordable.
La voie est tracée : énergie inspirée par la vie, conçue pour prendre soin de la vie. Et cela, plus qu’une tendance, représente une nécessité urgente.