Produire de l’énergie «verte» à partir de «cellules biosolaires» végétales vivantes

Bien que les plantes puissent servir de source de nourriture, d’oxygène et de décoration, elles ne sont pas souvent considérées comme une bonne source d’électricité. Mais en collectant des électrons naturellement transportés dans les cellules végétales, les scientifiques peuvent générer de l’électricité dans le cadre d’une cellule solaire biologique “verte”.

Aujourd’hui, les chercheurs qui rapportent dans Matériaux appliqués et interfaces ACS ont, pour la première fois, utilisé une plante succulente pour créer une “cellule bio-solaire” vivante qui fonctionne grâce à la photosynthèse.

Dans toutes les cellules vivantes, des bactéries et des champignons aux plantes et aux animaux, les électrons circulent dans le cadre de processus biochimiques naturels. Mais si des électrodes sont présentes, les cellules peuvent en fait générer de l’électricité qui peut être utilisée à l’extérieur. Des chercheurs précédents ont créé des piles à combustible de cette manière avec des bactéries, mais les microbes devaient être constamment nourris. Au lieu de cela, les scientifiques, dont l’équipe de Noam Adir, se sont tournés vers la photosynthèse pour générer du courant.

Au cours de ce processus, la lumière entraîne un flux d’électrons à partir de l’eau qui aboutit finalement à la génération d’oxygène et de sucre. Cela signifie que les cellules photosynthétiques vivantes produisent constamment un flux d’électrons qui peuvent être extraits sous forme de “photocourant” et utilisés pour alimenter un circuit externe, tout comme une cellule solaire.

Certaines plantes, comme les succulentes que l’on trouve dans les environnements arides, ont des cuticules épaisses pour retenir l’eau et les nutriments dans leurs feuilles. Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster et Adir ont voulu tester, pour la première fois, si la photosynthèse dans les plantes succulentes pouvait créer de l’énergie pour les cellules solaires vivantes en utilisant leur eau et leurs nutriments internes comme solution électrolytique d’une cellule électrochimique.

Les chercheurs ont créé une cellule solaire vivante à l’aide de la succulente Corpuscularia lehmannii, également appelée “plante à glace”. Ils ont inséré une anode en fer et une cathode en platine dans l’une des feuilles de la plante et ont découvert que sa tension était de 0,28 V. Lorsqu’il est connecté à un circuit, il produit jusqu’à 20 µA/cm² de densité de photocourant, lorsqu’il est exposé à la lumière et peut continuer à produire du courant pendant plus d’une journée.

Bien que ces chiffres soient inférieurs à ceux d’une pile alcaline traditionnelle, ils ne sont représentatifs que d’une seule feuille. Des études antérieures sur des dispositifs organiques similaires suggèrent que la connexion de plusieurs feuilles en série pourrait augmenter la tension.

L’équipe a spécifiquement conçu la cellule solaire vivante afin que les protons dans la solution interne de la feuille puissent être combinés pour former de l’hydrogène gazeux à la cathode, et cet hydrogène puisse être collecté et utilisé dans d’autres applications. Les chercheurs affirment que leur méthode pourrait permettre le développement de futures technologies énergétiques vertes durables et multifonctionnelles.