Survie

Produire de l’électricité en trempant du bois dans de l’eau

La méthode paraît improbable… Et pourtant. Une équipe de chercheurs du KTH Royal Institute of Technology est parvenue à générer de l’électricité en exploitant un processus particulier dans du bois : la transpiration végétale.

« À une époque où l’énergie est un problème critique pour plusieurs millions de personnes dans le monde, des scientifiques suédois ont réussi à produire de l’électricité à l’aide de deux ressources renouvelables », souligne l’université dans un communiqué.

Pour parvenir à ce résultat, les chercheurs ont utilisé un phénomène naturel appelé « transpiration ». Il s’agit de l’évaporation de l’eau présente dans un végétal par les feuilles, la tige, ou encore les fleurs. Cette évaporation provoque un phénomène de succion : un peu comme quand l’eau remonte dans une paille ! C’est ce qui permet la circulation de l’eau à travers les végétaux.

Ce déplacement se produit donc tout naturellement, et les scientifiques ont remarqué qu’il pouvait générer au passage une petite quantité d’électricité.


« En faisant passer de l’eau à travers des milieux poreux assistés par l’évaporation de l’eau, on peut obtenir un courant et une tension d’écoulement en raison de la présence d’une double couche électrique (EDL) à l’interface solide-liquide. C’est ce qu’on appelle l’effet électrocinétique », expliquent les scientifiques dans leurs travaux, publiés dans Advanced functional materials. Rien d’exploitable, cependant, à l’état naturel.

Afin de rendre cette particularité utilisable, les chercheurs ont quelque peu modifié les caractéristiques du bois qu’ils ont utilisé. Ils sont alors parvenus à générer une quantité d’électricité suffisante pour certaines tâches peu énergivores :

« pour le moment, nous pouvons faire fonctionner de petits appareils tels qu’une lampe à LED ou une calculatrice », explique ainsi Yuanyuan Li, professeure adjointe à la division des biocomposites du KTH. « Si nous voulions alimenter un ordinateur portable, nous aurions besoin d’environ un mètre carré de bois d’environ un centimètre d’épaisseur, et d’environ 2 litres d’eau ».

Du bois qui transpire efficacement

On est encore loin donc de pouvoir utiliser cette bioélectricité pour faire fonctionner tous nos appareils électriques.

« Pour un ménage normal, nous aurions besoin de beaucoup plus de matériel et d’eau que cela, donc plus de recherches sont nécessaires », précise Yuanyuan Li.

Leur méthode semble cependant très prometteuse. Pour parvenir à récolter cette électricité, ils ont altéré la structure du bois utilisé à une échelle nanométrique, pour modifier certains de ses attributs. Par exemple, ils ont réussi à le rendre beaucoup plus poreux, pour améliorer la circulation de l’eau lors de la transpiration végétale.

« Nous avons comparé la structure poreuse du bois ordinaire avec le matériau que nous avons amélioré en ce qui concerne la surface, la porosité, la charge de surface et le transport de l’eau. Nos mesures ont montré une production d’électricité 10 fois supérieure à celle du bois naturel », affirme Yuanyuan Li.

Schéma de la formation des générateurs d’énergie de bois. La partie gauche illustre l’absorption et la transpiration naturelles de l’eau par le bois et sa structure hiérarchique. À partir du bois natif, le traitement en une étape permet d’obtenir un bois avec des réseaux nanofibrillés. Le capteur d’énergie hydrovoltaïque final est montré en fonctionnement. La flèche bleue correspond à l’absorption d’eau et la flèche rouge à son évaporation.

La chercheuse précise que des ajustements du PH de l’eau et du bois peuvent aussi jouer sur leur productivité énergétique. La puissance de sortie peut alors aller jusqu’à 1,35 microwatt par centimètre carré de bois. Pour le moment, le bois modifié par les scientifiques ne peut produire une tension significative que pendant deux ou trois heures avant de commencer à faiblir. Toutefois, comme le souligne Yuanyuan Li,


« le grand avantage de cette technologie est que le bois peut facilement être utilisé à d’autres fins une fois qu’il est épuisé comme source d’énergie, comme la fabrication de papier, la mousse à base de bois et différents biocomposites ».

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