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Des batteries en papier alimentées par … des bactéries : les bio-batteries de demain ?

24 Août

Décidément , On arrête pas le prôgréééééé !! 

Les bio-batteries de demain ?

 

En cours d’émergence, l’électronique basée sur le papier représente une alternative simple, biodégradable et abordable à l’électronique usuelle et pourrait considérablement réduire le nombre de déchets électroniques produits chaque année. Les scientifiques se sont notamment penchés sur le développement de bio-batteries en papier biodégradables.

 

Dans de nombreuses régions du monde, les technologiques électroniques simples comme les batteries sont un luxe que peu ont les moyens de s’offrir. Une telle inaccessibilité s’avère notamment problématiques pour les professionnels de la santé, dont les instruments de diagnostic ne peuvent pas toujours être alimentés dans les régions les plus reculées de la planète, que ce soit par manque de disponibilité ou à cause des prix exorbitants.

 

De nouvelles sources d’alimentation, peu coûteuses, portables et efficaces sont donc nécessaires. C’est dans ce but que les scientifiques se sont tournés vers les batteries en papier. L’idée n’est cependant pas nouvelle, mais les batteries développées jusqu’alors n’étaient pas assez puissantes et trop compliquées à produire pour que le concept devienne réellement viable. Aujourd’hui, de nouveaux dispositifs voient le jour, alliant puissance et facilité de production.

 

 

Batteries en papier - 2

Plusieurs batteries ultrafines en papier existent déjà sur le marché, mais leur puissance est généralement faible et leur production difficile. Crédits : PBC Tech

 

À l’université de Birmingham, les professeurs Seokheun “Sean” Choi et Omowunmi Sadik, respectivement du département d’Ingénierie électrique et du département de chimie, ont mis au point une batterie constituée de papier et de biopolymères ; une telle technologie est donc appelée « bio-batterie ». En outre, cette batterie a la particularité d’être alimentée par des bactéries.

 

« Le papier possède des avantages uniques comme matériau pour les biocapteurs. », explique Choi. « C’est abordable, facilement disponible, flexible et présente une grande surface. Cependant, des capteurs sophistiqués requièrent une source d’alimentation. Les batteries commerciales sont trop chères et produisent trop de déchets, et ne peuvent être intégrées à des structures papier. La meilleure solution reste donc une bio-batterie en papier ».

 

Les scientifiques ont déjà développé des biocapteurs en papier pour diagnostiquer facilement certaines maladies ainsi que des contaminants environnementaux. La plupart de ces dispositifs reposent sur un changement de couleurs, mais ils ne sont généralement pas très précis. Pour améliorer leur précision, les biocapteurs nécessitent une source d’alimentation.

 

L’objectif de Choi et ses collègues était de développer une batterie papier abordable alimentée par des bactéries et facilement intégrable à ces biocapteurs à usage unique.

 

 

Batteries en papier - 3

Schéma d’une batterie en papier ordinaire. La couche de papier est entourée de plusieurs autres couches de polymères afin d’assurer la conduction des électrons. Crédits : EiProcus

 

 

Les chercheurs ont donc imprimé de très fines couches de métaux et autres polymèressur une surface papier. Ils ont ensuite placé des exoélectrogènes lyophilisées sur le papier.

 

Les exoélectrogènes sont des bactéries pouvant transférer des électrons de part et d’autre de leur membrane. Les électrons, générés lorsque la bactérie produit de l’énergie pour elle-même, sont transférés à l’extérieur de la membrane et peuvent ainsi entrer en contact avec des électrodes alimentant la batterie.

 

Pour activer la batterie, les scientifiques ont ajouté un petit peu d’eau sur les bactéries qui ont repris vie et, en quelques minutes, ont produit assez d’électrons pour alimenter une diode lumineuse et une calculatrice.

 

Un aspect également important du dispositif est sa biodégradabilité. Les chercheurs ont utilisé deux polymères structurels spécifiques, un polymère PAA (poly(amic acid)) et un polymère PPDD (poly(pyromellitic dianhydride-p-phenylenediamine)). Une fois plongée dans l’eau, la batterie s’est biodégradée en quelques heures.

 

 

Batteries en papier - 1

Des bio-batteries en papier alimentées par des bactéries développées par Seokheun Choi. Crédits : Seokheun Choi & al.

 

Les tests ont également montré que l’oxygène ne représentait pas un obstacle limitant. En effet, en passant aisément à travers le papier, l’oxygène peut capter les électrons sortant de la membrane bactérienne avant qu’ils n’entrent dans les électrodes.

 

Cependant, les mesures ont révélé que bien que l’oxygène réduise quelque peu la puissance générée, cette réduction est négligeable. Cela est dû au fait que, les bactéries étant fermement liées aux fibres de papier, les électrons produits parviennent à atteindre l’anodeavant que l’oxygène n’intervienne.

 

Cette bio-batterie bactérienne peut être utilisée une seule fois et jetée dans l’environnement. Elle possède une durée de vie d’environ 4 mois. Choi travaille sur l’amélioration de la survie et des performances des bactéries lyophilisées afin d’augmenter la durée de vie de la batterie.

 

« La puissance générée doit en outre être augmentée de 1000 fois avant de pouvoir donner lieu à des applications pratiques courantes. », explique Choi. Un seuil qui pourrait être atteint en empilant plusieurs bio-batteries.

 

Batteries en papier - 4

Source :

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adsu.201800041

https://trustmyscience.com/batteries-en-papier-les-bio-batteries-de-demain/

https://www.forbes.com/sites/robertglatter/2018/08/20/paper-and-bacteria-the-nextgen-battery/#621be8683100

https://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/newsreleases/2018/august/paper-battery-powered-by-bacteria.html

 

Source

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2 Commentaires

Publié par le 24 août 2018 dans général, Sciences

 

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2 réponses à “Des batteries en papier alimentées par … des bactéries : les bio-batteries de demain ?

  1. moneygate

    28 août 2018 at 12:43

    Très bel essai, avec le temps et un peu d’argent, je suis sur que plein d’idée du genre pourrait aider à ce qu’on utilise le courant sans avoir besoin de toutes ces grosses centrales actuelles et je suppose que prochainement dans genre un siècle mais surement bien avant, on aura tous un genre de chaudière qui auront la possibilité de nous produire du courant peu cher et suffisamment pour nous et ou si besoin d’en faire pour tout le quartier. Et qu’on aura des genres de batterie de toute taille et format qui seront recyclable et peu couteuse, et utiliseront le courant auto produit par la maison et ses composants. Si l’humanité ne se détruit pas betement et qu’elle n’est pas « mise en esclavage » par une petite élite, il y aura bientot du courant gratuit et en quantité trop grande que pour imaginer pouvoir la stocker en batterie. et que de + on aura des robots de toute taille et forme pour faire la majorité des jobs à notre place et ces 2 détails feront que toute la vie et la façon de vivre sur la planète devra changer et qu’on devra mettre notre bonheur, le confort et le plaisir en avant et pour tous. Il faudra qq hommes travaillant qq jours par an pour faire tourner le monde, il sera presque entièrement automatisé et les humains ne serviront que pour la maintenance et qu’au fil ds années avec ce type de vie et d’environnement, on aura de +en+ de choses faites par des robots et nous juste à vérifier que tout va bien et à partager de façon je l’espère équitable tout le luxe qui sera dispo pour tous…

     
  2. moneygate

    28 août 2018 at 12:58

    à première vue, ça fait penser à de l’utopie, un monde revé et impossible et pourtant, il ne tient que sur 2 choses, qui sont tout a fait réalsiable et sans se dire qu’il faudrait 1000 ans ou bien +. Mais bien au contraire, je pense que ce qu’il nous manque est à portée de mains et que pour les robots on est tout près d’en avoir de type humanoide et étant capable de nous aider pour pas mal de choses, mais il sera encore pour qq années bien trop cher et rare. Et le fait que le courant continue actuellement à couter « cher » « bloque » tout le reste. Mais pourtant différent projet ont déja démontré qu’on sait faire et je ne parle pas du futur, mais bien du présent et meme du passé pour qq villes « pilote » qui ont servi à démontrer la faisabilité de quartier et ou batiment qui seront très écologique et meme producteur de courant à vendre pour les voisins par exemple. ET si on mettait + d’€ dans le renouvelable et écologique au lieu du nucléaire, on y serait ptet déja depuis longtemps, il existe des genre d’éoliennes marines et d’autres hélices verticales, et ou de la peinture photo sensible, etc… Au final chaque personne ayant une maison et ou une auto, serait déja capable de produire par elle meme son courant. En cumulant toutes ces techniques, c’est faisable de nos jours. Il suffirait qu’on veuille développer cela au lieu de penser à d’autres choses qui souvent ne servent à rien au final et ou de vendre des industries rentable, au détriment du peuple pour le proche avenir, juste pour libérer un peu de cash qui pourtant se fait par ds planches à billet quand ils l’ont décidé, à coté de ça on nous fait croire qu’on est en crise et ainsi on garde une pression sur les ouvriers avec le chomage etc… Il faut changer la base des choses, et le monde pourrait etre transformé en si peu de temps si la volonté était vraiment la… Et aussi stopper d’enrichir qq sociètés au détriment des états qui eux s’endettent et finissent par enrichir des privés avec les intérets qui sont devenu à eux seul une grosse partie de ce qu’il faut comme dépense (pour le pays) (en intéret )par rapport en PIB sur l’année. par exemple si on a 400 ou 600 millard de rentrée en impot et ou TVA, on doit payer 150 ou 250 millard rien qu’en intéret sur notre dette. ET cela n’aurait jamais du etre du si on avait gardé le droit d’émettre la monnaie. ET pour preuve évidente, avant cette loi, la france n’avait quasi pas de dette et en vérité quasi aucun pays n’était endetté à cette époque la, enfin si, mais c’était minime et genre 10% du PIB, et ils étaient remboursé régulièrement avant d’en réemprunter, contrairement à notre époque ou la dette est devenue supérieur à 100% du PIB, et dont les intérets à eux seul sont une charge énorme pour le pays. Et bon cette explication est simple et connue de bcp. Mais pourtant à elle seule, en la modifiant, on supprime 90 de la dette mondiale. qui est faite sur un mensonge mondial, qui en réalité nous a transformé tous en esclave moderne et complice, ayant accepté la peine=punition d’etre mis en esclavage moderne.

     

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