Vers un monde équitable et durable

Une nouvelle technologie mise au point par le Technion, Israël, permet de récolter de l'énergie à partir de bactéries photosynthétiques - les cyanobactéries. Les cyanobactéries appartiennent à une famille de bactéries communes aux lacs, aux mers et à de nombreux autres habitats. Tout au long de leur évolution, les bactéries ont développé des mécanismes photosynthétiques qui leur permettent de générer de l'énergie à partir de la lumière du soleil. En outre, ils génèrent également de l'énergie dans le noir, via des mécanismes respiratoires, qui dépendent de la dégradation du sucre.

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Les bactéries photosynthétiques jouent un rôle très important, car elles forment une source d'oxygène atmosphérique et une source essentielle de matière organique (par exemple le sucre), qui constitue le premier maillon de la chaîne alimentaire. En utilisant une «antenne solaire naturelle» (PBS), ils absorbent une grande quantité de lumière solaire et de longueurs d'onde (entre 400 et 700 nm) exploitant efficacement cette source d'énergie inépuisable. L'énergie est canalisée vers des centres de réaction chimique, où l'eau est décomposée, tout en libérant un flux d'ions hydrogène. Les ions sont ensuite appliqués pour générer de l'énergie chimique, ce qui entraîne la production alimentaire.

Publié dans Nature Communications, l'étude a été menée par trois professeurs du Technion: le professeur Noam Adir de la faculté de chimie Schulich, le professeur Gadi Schuster de la faculté de biologie et le professeur Avner Rothschild de la faculté des sciences et ingénierie des matériaux. Le travail a impliqué une collaboration entre le Dr Gadiel Saper et le Dr Dan Kallmann et des collègues de Bochum, en Allemagne, et l'Institut Weizmann des Sciences. Les trois chercheurs du Technion ont collaboré dans le passé, notamment dans un projet dans lequel ils généraient de l'énergie à partir de feuilles d'épinards en utilisant la lumière du soleil (publié dans Nature Communications en 2016).

Les processus générateurs d'énergie qui se sont développés dans les bactéries photosynthétiques tout au long de l'évolution ont été appréciés car ils remplissent leur fonction sans générer de pollution. Pour cette raison, les dernières années ont vu un intérêt croissant dans la possibilité de générer de l'énergie et de l'hydrogène à partir de ces bactéries. L'une des percées de cette étude a été l'utilisation de bactéries vivantes, qui peuvent réparer les protéines endommagées par photosynthèse en temps réel. De plus, la récolte d'énergie ne devrait pas nuire aux bactéries.

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Les chercheurs du Technion ont développé un système de production d'énergie qui exploite à la fois la photosynthèse et les processus respiratoires, permettant la récupération d'énergie pendant la journée (photosynthèse) et la nuit (respiration). L'énergie récoltée a été exploitée pour produire de l'électricité, qui a ensuite été utilisée pour produire du gaz hydrogène, actuellement considéré comme le carburant de l'avenir, car les véhicules à hydrogène n'émettent que de l'eau, sans polluants.

Le système est basé sur la génération d'un photocourant par les rayonnements, ce que les chercheurs ont montré était très stable et a permis la production continue d'hydrogène. Ils croient qu'il peut être une source prometteuse d'énergie propre et respectueuse de l'environnement qui n'émettra pas de polluants pendant la production ou l'utilisation (combustible hydrogène).

Le travail a été soutenu par divers organismes, dont le Programme énergétique Nancy et Stephen Grand Technion (GTEP), l'Institut Russell Berrie de nanotechnologie (RBNI), le Laboratoire Technion Hydrogen Technologies (HTRL), la Fondation Adelis, le Comité de planification et de budgétisation. Le programme -CORE, la Fondation pour la science d'Israël, le Fonds binational pour la science USA-Israël (BSF) et le fonds de recherche allemand (DFG-DIP).