Le meilleur de la tech #2

Posté le 29 décembre 2020
par Romain FOUCHARD dans Innovations sectorielles

Quoi de neuf dans le domaine de l'innovation ce mois-ci ? Un record du monde pour une cellule solaire ; de la peinture sans pétrole ; des eaux traitées à l'aide de communautés de microbes...

Un tandem gagnant

29,15 %. C’est le nouveau record du monde d’efficacité de conversion de la lumière solaire en énergie électrique, rapporté le 11 décembre 2020 dans Science. Plus précisément, la cellule solaire étudiée a pu maintenir 95 % de son efficacité initiale après 300 heures de fonctionnement. Les chercheurs du Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie sont ainsi parvenus à supplanter les 28 % du record précédent. Comment ont-ils procédé pour réussir leur coup ? Tout d’abord, ils ont opté pour une cellule solaire composée de deux semi-conducteurs, chacun ayant une bande interdite* différente. Un tel tandem emploie plus efficacement le spectre solaire que les simples cellules individuelles. En effet, la cellule pérovskite/silicone choisie par les scientifiques associe la capacité de conversion des composants infrarouges par le silicone à celle du métal avec la lumière visible. Rien n’a été laissé au hasard. L’interface du substrat a été optimisée avant d’employer de la pérovskite avec une bande interdite de 1,68 électronvolt. Et le résultat était au rendez-vous !

La chimie verte se met à la peinture

Près d’un siècle que les revêtements, résines et peintures sont basés sur des monomères pétrochimiques comme les acrylates. N’existe-t-il donc aucune alternative, sachant que la production globale d’acrylates excède 3,5 milliards de tonnes par an ? Il y en aurait bien une, selon les chimistes organiques de l’université de Groningen et la compagnie multinationale néerlandaise AkzoNobel, productrice majeure de peintures et revêtements. Dans un papier publié le 16 décembre 2020 dans Science Advances, ils présentaient un revêtement durable basé notamment sur des matériaux verts abondants. Pour l’obtenir, les chercheurs ont eu recours à un processus photochimique. Ils sont d’abord partis de furfural, un composé chimique industriel dérivé de la biomasse, auquel ils ont appliqué une photo-oxydation. Avec les monomères d’alkoxybuténolides ainsi formés, ils ont procédé à une (co)polymérisation à l’aide d’ultraviolets, afin d’arriver au revêtement proprement dit. Ces films fins et robustes s’appliquent aussi bien sur du verre que sur du plastique, avec une polarité et une rigidité modifiables à l’envi. Les propriétés du revêtement étant finalement comparables aux acrylates, il pourrait être amené à les remplacer dans le futur.

Des microbes pour traiter sans consommer

Traiter les eaux usées municipales est gourmand en énergie. Des pompes sont chargées de mixer l’air et l’eau en continu, de manière à fournir aux bactéries l’oxygène dont elles ont besoin pour oxyder les matières organiques et autres contaminants. Pourtant, des chercheurs de la Washington State University ont réussi à diminuer la note énergétique avec leur propre système. Ce dernier est décrit en détail dans Bioelectrochemistry, en date du 16 décembre 2020. Leur invention s’appuie sur des piles à combustible microbiennes. En fait de piles, il s’agit de communautés microbiennes se développant sur des électrodes polarisées. Leur rôle revient à remplacer l’aération en échangeant des électrons avec lesdites électrodes. De plus, elles produisent de l’électricité ! Ainsi, le système de traitement est capable de fonctionner selon deux modes. Le premier s’auto-alimente grâce à l’intervention des piles à combustible microbiennes, et nettoie lentement les eaux usées. Le second, plus classique, emploie de nouveau les pompes avec l’électricité fournie par les communautés de microbes afin d’accélérer le processus. Après voir fonctionné sans interruption biologique ou électrique pendant un an, ce système double promet un traitement durable et sans failles.

*Selon la théorie des bandes, en physique de l’état solide, les électrons ne peuvent prendre que des valeurs d’énergie présentes dans des intervalles bien définis : ces intervalles sont séparés par des bandes d’énergie interdites, dites bandes interdites.

Pour aller plus loin

Dans l'actualité

Dans les ressources documentaires