Des biobatteries qui fonctionnent pendant des semaines ? Découvrez la puissance de trois bactéries

Elles peuvent également s’autoréparer dans des environnements difficiles.

Les biobatteries plug and play développées par les chercheurs. Binghamton University

Une équipe de chercheurs de l’université de Binghamton a trouvé un moyen d’alimenter des biobatteries pendant des semaines, en utilisant trois types différents de bactéries, indique un communiqué de presse de l’université.

Avec des développements technologiques tels que l’Internet des objets (IoT) qui permettent aux appareils et aux capteurs de se connecter les uns aux autres et de travailler de manière synchronisée, il est également nécessaire de maintenir ces appareils alimentés, qu’il pleuve ou qu’il vente. Si cela peut être facile à faire lorsqu’ils se trouvent dans des endroits tels que des maisons ou des bureaux, cela s’avère extrêmement difficile dans des endroits éloignés. C’est là que les biobatteries peuvent être utiles.

Les biobatteries sont un nouveau moyen d’alimenter des appareils qui fonctionnent en imitant la décomposition de l’énergie dans les cellules biologiques. Le glucose est la source d’énergie la plus courante utilisée par les êtres vivants. Lorsque les enzymes de la cellule décomposent le glucose, cela libère également des électrons qui peuvent être utilisés pour alimenter des appareils.

Combien de temps les biobatteries peuvent-elles fonctionner ?

Seokheun Choi, est professeur au Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Sciences de l’université de Binghamton. Il travaille sur les biobatteries depuis des années et a découvert que l’interaction bactérienne peut générer suffisamment d’énergie pour alimenter des appareils pendant quelques heures.

Bien que cela soit utile dans certains scénarios, Choi et son équipe cherchaient des moyens d’augmenter la durée de vie de leur batterie. Auparavant, l’équipe de Choi utilisait un système à deux bactéries pour générer de l’énergie pour leurs biobatteries, mais dans une nouvelle itération, elle a utilisé un système à trois bactéries. Les trois bactéries sont placées dans des chambres séparées.

“Une bactérie photosynthétique génère de la nourriture organique qui est utilisée comme nutriment pour les autres cellules bactériennes situées en dessous. En bas se trouve la bactérie productrice d’électricité, et la bactérie du milieu génère des produits chimiques pour améliorer le transfert d’électrons”, explique M. Choi dans le communiqué de presse.

Des biobatteries prêtes à l’emploi

Les nouvelles biobatteries de Choi présentent également une nouvelle méthode d’assemblage. Contenues dans des blocs de 3 cm X 3 cm, ces batteries sont comme des briques Lego qui peuvent être combinées et reconfigurées très facilement. En fonction de l’appareil avec lequel elles doivent être utilisées, on peut réorganiser ces blocs pour fournir la tension et le courant requis.

M. Choi pense que la 6G sera déployée dans le monde entier au cours de la prochaine décennie et qu’un grand nombre de petits appareils intelligents et autonomes seront utilisés à l’avenir. De plus, ces appareils seront également déployés dans des environnements éloignés et difficiles qui seront hors de notre portée, et c’est là que ses capteurs d’énergie miniaturisés interviendront.

À l’avenir, M. Choi souhaite fabriquer des batteries capables de s’auto-régénérer lorsqu’elles sont endommagées dans des environnements difficiles. Mais son objectif ultime est de rendre les batteries vraiment petites. “Nous appelons cela de la ‘poussière intelligente’, et quelques cellules bactériennes peuvent générer une énergie suffisante pour la faire fonctionner. Nous pourrons alors la saupoudrer là où nous en aurons besoin”, a ajouté M. Choi.

L’équipe a publié ses récents progrès dans le Journal of Power Sources.

Résumé :

Récemment, une biobatterie alimentée par des bactéries et contenant plusieurs espèces a démontré qu’elle produisait de l’énergie de façon durable et entièrement autonome grâce à leur interaction synergique. Le confinement des espèces individuelles dans des espaces séparés permet d’éviter une concurrence déséquilibrée entre les espèces voisines et de maximiser leur interaction coopérative pour prolonger la durée de vie de la batterie. Cependant, malgré le vaste potentiel et les promesses, un consortium microbien conçu dans l’espace n’a jamais été suffisamment mis à l’échelle de manière systématique et contrôlable pour des applications énergétiques immédiates. De plus, l’organisation spatiale des micro-organismes vivants ayant leur couplage électrique sans faille et efficace avec l’électrode externe reste un défi important. Dans ce travail, nous établissons les bases pour créer une plateforme de biobatterie microfabriquée et évolutive qui permet de contrôler un consortium microbien multi-espèces en 3D. Un dépôt par électropolymérisation couche par couche de solutions polymères infusées par les microbes crée une structure microbienne conductrice multicouche verticale où les espèces individuelles sont confinées séparément dans des couches polymères quasi-solides, fournissant finalement un couplage efficace à l’interface biotique-abiotique et des environnements ioniques efficaces pour les interactions d’alimentation croisée entre les espèces. Une plateforme de biobatterie modulaire intégrée “plug-and-play” fournit une approche simple et pratique pour ses connexions en série et en parallèle. En connectant plusieurs modules de biobatterie, un système de télémétrie sans fil réel a été exploité avec succès, ce qui garantit l’efficacité pratique de cette alimentation en énergie pour les applications de réseaux de capteurs sans fil du monde réel.

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche