Des chercheurs de Cambridge développent une batterie vivante alimentée par des algues, fonctionnant depuis six ans sans interruption. Cette biocellule, générant de l’électricité via la photosynthèse, pourrait remplacer les piles jetables pour de petits appareils électroniques.
Une équipe de l’Université de Cambridge développe une alternative novatrice aux piles traditionnelles. Cette « biocellule » génère de l’électricité à partir d’algues photosynthétiques et fonctionne sans interruption depuis plus de six ans.
Le projet a démarré il y a vingt ans, mené par le chercheur Paolo Bombelli et le professeur Chris Howe du Département de biochimie de Cambridge. L’objectif est de récupérer le flux naturel d’électrons produit par les cyanobactéries, ou algues bleu-vert, durant la photosynthèse, pour transformer cette énergie en électricité exploitable.
Les algues vivent dans une enveloppe scellée, généralement en acrylique transparent, où elles poursuivent leur activité photosynthétique normale. L’équipe capte une petite fraction des électrons libérés, suffisante pour produire du courant, sans nuire à l’organisme.
Cette approche donne naissance à une source d’énergie pouvant durer tant que l’algue reste vivante. Le record actuel est de six années de fonctionnement continu.
Du laboratoire au design produit
Longtemps, les prototypes ressemblaient à des tubes à essai reliés à des fils. La situation a changé avec l’arrivée de la bio-designer Lucia Giron et de l’ingénieur Lifu Tan, chargés de transformer la découverte scientifique en un produit tangible.
Giron raconte que son lien avec cette technologie remonte à l’enfance : sur une plage de Caroline du Nord, lors d’une tempête tropicale, elle observa des flaques d’eau qui brillaient la nuit grâce à des bactéries bioluminescentes, un moment fondateur pour son intérêt à mêler biologie et design.
Le fruit de ce travail est une enveloppe compacte, de la taille d’une paume, dotée d’une structure métallique ornée d’un motif de feuilles. Le matériau transparent laisse passer la lumière vers les algues et permet d’observer directement le processus biologique en cours.
Elle a déjà permis d’alimenter une horloge numérique et un capteur de température.
Les défis d’une batterie « vivante »
Contrairement aux panneaux solaires qui nécessitent un maximum de lumière, cette technologie exige un équilibre, car une exposition solaire directe et excessive peut tuer les algues.
Un autre défi consistait à trouver des matériaux autorisant les échanges gazeux, c’est-à-dire l’entrée de dioxyde de carbone et la sortie d’oxygène, sans laisser l’eau s’évaporer.
La puissance générée reste faible pour le moment, l’équipe ne vise donc pas à concurrencer les batteries de grande capacité. L’accent est mis sur le remplacement des petites piles jetables utilisées dans les télécommandes, détecteurs de fumée ou capteurs environnementaux, des appareils peu énergivores mais dont l’impact environnemental, multiplié par des millions d’unités, est considérable à cause de matériaux comme le lithium.
Un projet de longue haleine
Ce résultat est l’aboutissement de deux décennies de travail. Dès 2022, les chercheurs avaient alimenté un microprocesseur 32 bits pendant plus de six mois, en utilisant uniquement le courant d’une cellule de la taille d’une pile AA, produisant environ quatre microwatts par centimètre carré.
Même dans l’obscurité, les algues continuaient de générer un faible courant, en dégradant leurs réserves nutritives.
Le chercheur Paolo Bombelli, du Département de biochimie de Cambridge, avec des systèmes expérimentaux d’algues vivantes.
Domaines d’application potentiels
Outre les usages domestiques, l’équipe identifie un potentiel dans les zones rurales non connectées au réseau électrique, en particulier dans les pays à faible revenu, où cette technologie pourrait servir à recharger des téléphones portables.
Une autre application étudiée est la surveillance environnementale, par exemple pour des capteurs de qualité de l’eau installés dans des sites difficiles d’accès, nécessitant un fonctionnement autonome sur de longues périodes.
L’équipe a testé ce concept sur un cas pratique : une biocellule alimente en continu des capteurs mesurant la lumière, la température et l’humidité du sol autour d’une plante en pot, les données étant consultables via une application mobile.
Les prochaines étapes
Le projet entre désormais dans une phase de développement commercial via la startup e-Pho, fondée par l’équipe elle-même, déjà en discussion avec des clients potentiels.
Parallèlement, les chercheurs cherchent à augmenter la tension, l’intensité et la densité de puissance des biocellules, pour alimenter à l’avenir des appareils plus grands.
Si le concept continue d’évoluer au rythme des dernières années, une alternative véritablement durable aux piles jetables de notre quotidien pourrait voir le jour prochainement.