Un réacteur hybride utilise des bactéries pour transformer le CO2 en molécules utiles sur Mars ou la Terre
Les nanofils semi-conducteurs absorbent l’énergie solaire et la transmettent aux microbes qui font la chimie pour nous.
Penser à coloniser Mars est une chose, mais y maintenir des milliers de vies en est une autre. Nous ne pouvons pas expédier des paquets d’Amazon entre Mars et la Terre : premièrement, cela coûterait extrêmement cher ; deuxièmement, ce n’est pas durable. Nous devons donc faire preuve d’intelligence.
Les idées brillantes nécessitent des esprits brillants, et une équipe de chimistes de l’université de Californie à Berkeley et du Lawrence Berkeley National Laboratory semble avoir une solution brillante à ce problème vieux de plusieurs décennies.
Ces chercheurs travaillent sur un système hybride qui crée les éléments constitutifs des molécules organiques en capturant l’énergie de la lumière solaire. Et ce système fonctionne en combinant des bactéries et des nanofils. Leur dispositif pourrait être une étape très importante pour un éventuel avenir sur Mars.
Que sont les nanofils ?
Les nanofils sont des fils de silicium incroyablement fins qui font environ un centième de la largeur d’un cheveu humain. Nous les utilisons comme composants électroniques, capteurs et cellules solaires.
Selon le chef de projet Peidong Yang : « Sur Mars, 96% de l’atmosphère est composée de CO2. En gros, tout ce dont vous avez besoin, c’est de ces nanofils semi-conducteurs en silicium pour capter l’énergie solaire et la transmettre à ces microbes qui feront la chimie à votre place. Pour une mission dans l’espace lointain, vous vous souciez du poids de la charge utile, et les systèmes biologiques ont l’avantage de s’auto-reproduire. Vous n’avez pas besoin d’en envoyer beaucoup. C’est pourquoi notre version biohybride est très attrayante. »
Pour faire fonctionner ce système, il suffit de la lumière du Soleil et de l’eau, dont Mars regorge sur ses vastes surfaces sous forme congelée.
Comment le système fonctionne-t-il ?
Le système fonctionne comme la photosynthèse.
Le côté gauche du réacteur est la chambre qui contient l’hybride nanofil-bactérie qui réduit le CO2 pour former de l’acétate. L’oxygène est produit sur le côté droit.
L’équipe a fait la première démonstration du réacteur hybride nanofils-bactéries il y a cinq ans, mais le rendement de conversion solaire n’était que de 0,4 % environ. Les chercheurs ont essayé d’augmenter l’efficacité en mettant plus de bactéries sur les nanofils, mais cette idée n’a pas fait l’affaire.
L’efficacité du système est comparable à celle de la plante qui convertit le mieux le CO2 en sucre, à savoir la canne à sucre, avec un rendement de 4 à 5 %.
Source : UC Berkeley/Peidong Yang
Ici, vous voyez le réacteur à son rendement maximum. Ils y sont parvenus en exploitant l’acidité optimale pour les bactéries, ce qui a permis une conversion plus efficace de l’énergie solaire en liaisons carbonées. Les chercheurs ont pu faire fonctionner le réacteur pendant une semaine.
Il convient de noter que les nanofils ont seulement été utilisés comme fils conducteurs, et non comme absorbeurs solaires. « Ces nanofils de silicium sont essentiellement comme une antenne : ils capturent le photon solaire comme un panneau solaire », a déclaré Yang. « À l’intérieur de ces nanofils de silicium, ils vont générer des électrons et les transmettre à ces bactéries. Ensuite, les bactéries absorbent le CO2, font la chimie, et recrachent l’acétate. »
Au cours de la photosynthèse, les molécules de dioxyde de carbone et l’eau se transforment en acétate et en oxygène. L’oxygène pourrait être utile aux futurs colons martiens en s’ajoutant à leur atmosphère artificielle.
Le système pourrait être bénéfique à la fois pour Mars et pour la Terre
Yang travaille également sur la possibilité de fournir de la nourriture aux Martiens en produisant efficacement des sucres et des hydrates de carbone à partir de la lumière du Soleil et du CO2.
De plus, le biohybride peut extraire le dioxyde de carbone de l’air sur Terre pour fabriquer des composés organiques. On peut presque considérer cela comme la plantation de nouveaux arbres. Tout en produisant de l’énergie, il contribue également à la lutte contre le changement climatique. Il apporte beaucoup à tous ceux qui y participent.
L’étude a été publiée dans la revue Joule.
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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche
