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Les plantes ont recours à la photosynthèse pour fabriquer des sucres à partir d'eau, de gaz carbonique (CO2) et de lumière. Or, 40 à 70% de ces sucres ne sont pas utilisés par ces organismes. Ils sont donc rejetés dans l'environnement par les racines, pour le plus grand plaisir des bactéries du sol. Celles-ci dégradent ces composés pour se fournir en énergie. C'est sur cette étape que les chercheurs ont décidé d'agir. Une pile microbienne alimentée par des plantes Des végétaux ont été mis en culture dans un milieu contenant des micro-organismes. En dégradant les exsudats (les sucres libérés), ces bactéries produisent du CO2, des protons (H+) et des électrons récupérables par une anode placée à proximité des racines. La cathode est quant à elle fixée à l'intérieur d'un second compartiment séparé du premier par une membrane perméable aux protons. La différence de potentiel entre les deux milieux engendre un courant électrique. Au final, les protons arrivés dans le second compartiment par diffusion vont réagir avec des molécules de dioxygène (O2) et des électrons issus de la cathode pour former de l'eau (H2O).

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Le dispositif, baptisé « pile microbienne à plantes » (Plant Microbial Fuel Cell), tire avantage les 70% de matière organique produite par photosynthèse que la plante n'utilise pas et qui sont excrétés par ses racines. La photosynthèse est un processus naturel qui permet aux plantes de convertir l'énergie solaire en énergie chimique. A la lumière, le dioxyde de carbone (CO2) et l'eau (H20) sont transformés en sucre (glucose) et en dioxygène (O2) grâce à une série complexe de réactions chimiques. Hors dans le sol, autour des racines se trouvent des bactéries qui décomposent ces résidus organiques et lors de ce processus, des électrons sont libérés. En plaçant une anode près des racines et une cathode dans de l'eau, il est alors possible de générer de l'électricité sans affecter la croissance de la plante donc, sans porter préjudice à son environnement (voir illustration ci-dessous). Le système de Plant-e fonctionne de la manière suivante: les sucres (C 6 H 12 O 6) produits par la photosynthèse sont dégradés par les micro-organismes présents dans le milieu ( Micro-Organisms).

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Ils produisent en retour du CO 2, des protons (H +) et des électrons (e –) captés par l'anode, ce qui génère un courant électrique. Au niveau de la cathode, les protons qui ont migré à travers une membrane réagissent avec les électrons et le dioxygène de l'air (O 2) pour donner de l'eau (H 2 O). © Plant-e Le principal avantage de ce dispositif, par rapport à d'autres énergies renouvelables qui – à l'instar du solaire – produisent de manière intermittente, c'est qu'il fonctionne 24h/24 et en toute saison. « Les panneaux solaires produisent plus d'énergie au mètre carré, mais nous espérons réduire les coûts de notre technologie à l'avenir », indique Marjolein Helder, co-fondatrice de Plant-e et directrice de l'équipe de scientifiques hollandais issus de l'Université de Wageningen qui ont mis au point la pile à combustible microbienne. Les potentielles applications « Plusieurs applications peuvent être tirées de notre système », poursuit-elle: « Notre technologie produit de l'électricité, mais elle peut aussi être utilisée comme isolation pour le toit ou pour collecter de l'eau.

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Home / Actualités et News / comment produire de l'électricité à partir de plantes vivants? sam 13 juin 2015 Actualités et News, Santé et Biologie 761 Views Aujourd'hui, la biomasse est utilisée pour générer de la chaleur et de l'électricité. Mais il existerait désormais une manière, encore plus durable et respectueuse de l'environnement, de produire de l'électricité à partir de plantes. Le principe de Plant-e est celui de la pile microbienne: des bactéries du sol produisent des charges électriques qui peuvent être exploitées pour produire un courant. Cette flore se développe très bien autour des racines de plantes vivant dans des milieux saturés en eau. © Nicolas Delaunay, AFP Photo le principe Produire de l'électricité à partir de plantes, c'est possible. Une équipe de scientifiques néerlandaise dirigée par Marjolein Helder de l'université de Wageningen a en effet développé un nouveau type de piles à combustible microbienne capable de produire de l'électricité grâce à l'interaction entre les racines des plantes et les bactéries du sol.

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Serge Cosnier et Philippe Cinquin 3 (co-développeur de la pile) ont d'ailleurs été sélectionnés pour le prix de l'inventeur européen 2014. Une réussite qui ouvre la voie à de nombreuses applications thérapeutiques, et notamment pour l'alimentation des pacemakers. « La pile de pacemaker classique a une quantité d'énergie limitée, au bout de cinq à sept ans elle ne fonctionne plus et il faut opérer le malade pour la remplacer. À l'inverse, la biopile s'alimente continuellement via le sucre de l'organisme. Donc en théorie, tant que la personne est en vie, la pile est inépuisable! », défend le chercheur. La biopile à glucose implantable dans le corps humain, développée par Philippe Cinquin et Serge Cosnier. La durée de vie de cette batterie fait cependant débat auprès des spécialistes. « La question qu'on peut se poser est comment maintenir pendant plusieurs années ce dispositif, sans que les enzymes de la biopile soient dégradées par le corps? rétorque Nicolas Mano 4, chargé de recherche spécialisé dans les biopiles et les biocapteurs.

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« Les responsables du projet ont installé, sur leur toit, un parterre de plantes de 20 m 2, relié à une prise, pour recharger les téléphones portables. Mais cette végétation produit peu d'énergie alors qu'elle s'étend sur une surface considérable… », précise Frédéric Barrière. L'obstacle majeur d'un développement à large échelle des biopiles reste donc la dimension. « Pour qu'une biopile alimente de gros appareils comme des voitures électriques, il faudrait en mettre énormément en série », commente Élisabeth Lojou. Un problème de taille, aussi constaté pour le développement des biopiles à glucose: « En 2007, Sony a commercialisé un mp3 alimenté par une pile composée de sucre et d'eau. Il fonctionnait bien, mais la pile faisait 20 centimètres de long! », raconte Nicolas Mano. À cela s'ajoute la difficulté à stabiliser les enzymes… Néanmoins, les chercheurs restent optimistes. « Au début de nos recherches, nous sommes passés pour des naïfs… Mais finalement, plus on avance et plus on développe des biopiles miniaturisées et puissantes!

Élisabeth Lojou et son équipe ont mis au point une pile, qui exploite des enzymes produites naturellement par des bactéries. « Cette biopile, basée sur la transformation enzymatique de l'hydrogène, est déjà aussi puissante que celle à glucose. Elle peut servir à alimenter des dispositifs externes, comme des capteurs de température », explique-t-elle. Et, contrairement aux composants des piles classiques, les composants de cette biopile sont naturellement inépuisables. « Les enzymes de notre pile sont présents dans de nombreux micro-organismes, et sont extrêmement efficaces… Notre batterie pourrait être très compétitive par rapport à la pile lambda », précise Élisabeth Lojou. Une pile écologique donc, qui possède l'avantage de recycler les composants des déchets organiques, lorsqu'elle est alimentée par l'hydrogène issu de la biomasse. Biopile bactérienne. Le combustible de la pile provient du dioxyde de carbone fixé par photosynthèse de la plante et sécrété par les racines. Ce CO2 est oxydé par les bactéries qui transfèrent les électrons à l'anode en carbone.

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