Ce système, contenant des algues bleues, a alimenté un microprocesseur en continu pendant un an, en n’utilisant que la lumière ambiante et de l’eau. Crédit : Paolo Bombelli
L’informatique alimentée par les algues
Des scientifiques ont utilisé une espèce très répandue d’algues bleues pour alimenter un microprocesseur en continu pendant un an – et ce n’est pas fini – en n’utilisant que la lumière ambiante et l’eau. Leur système a le potentiel d’être un moyen fiable et renouvelable d’alimenter de petits appareils électroniques.
Le système, dont la taille est comparable à celle d’une pile AA, contient un type d’algues non toxiques appelées ” algues “. Synechocystis qui récolte naturellement l’énergie du soleil par photosynthèse. Le minuscule courant électrique qu’elle génère interagit ensuite avec une électrode en aluminium et est utilisé pour alimenter un microprocesseur.
“Notre dispositif photosynthétique ne s’épuise pas comme une batterie, car il utilise continuellement la lumière comme source d’énergie.” – Chris Howe
Le système est fabriqué à partir de matériaux ordinaires, peu coûteux et en grande partie recyclables. Cela signifie qu’il pourrait facilement être reproduit des centaines de milliers de fois pour alimenter un grand nombre de petits appareils dans le cadre de l’Internet des objets. Les chercheurs affirment qu’il sera probablement plus utile dans les situations hors réseau ou dans les endroits éloignés, où de petites quantités d’énergie électrique peuvent être très bénéfiques.
“L’Internet des objets en pleine expansion a besoin d’une quantité croissante d’énergie, et nous pensons que celle-ci devra provenir de systèmes capables de générer de l’énergie, plutôt que de simplement la stocker comme des batteries”, a déclaré le professeur Christopher Howe du département de biochimie de l’Université de Cambridge, co-auteur principal de l’article.
Il a ajouté : “Notre dispositif photosynthétique ne s’épuise pas comme une batterie, car il utilise continuellement la lumière comme source d’énergie”.
Dans l’expérience, le dispositif a été utilisé pour alimenter un Arm Cortex M0+, qui est un microprocesseur largement utilisé dans les appareils de l’Internet des objets. Il a fonctionné dans un environnement domestique et des conditions semi-extérieures sous la lumière naturelle et les fluctuations de température associées, et après six mois de production continue d’énergie, les résultats ont été soumis pour publication.
L’étude est publiée le 12 mai 2022 dans la revue. Energy & ; Environmental Science.
“Nous avons été impressionnés par la constance avec laquelle le système a fonctionné sur une longue période – nous pensions qu’il s’arrêterait après quelques semaines, mais il a continué à fonctionner”, a déclaré le Dr Paolo Bombelli du département de biochimie de l’Université de Cambridge, premier auteur de l’article.
L’algue n’a pas besoin d’être nourrie, car elle crée sa propre nourriture en faisant de la photosynthèse. Et malgré le fait que la photosynthèse nécessite de la lumière, le dispositif peut même continuer à produire de l’énergie pendant les périodes d’obscurité. Les chercheurs pensent que c’est parce que l’algue transforme une partie de sa nourriture lorsqu’il n’y a pas de lumière, ce qui continue à générer un courant électrique.
L’internet des objets est un vaste réseau en pleine expansion d’appareils électroniques – chacun n’utilisant qu’une petite quantité d’énergie – qui collectent et partagent des données en temps réel via l’internet. Grâce à l’utilisation de puces informatiques à faible coût et de réseaux sans fil, plusieurs milliards d’appareils font partie de ce réseau – des smartwatches aux capteurs de température des centrales électriques. Ce chiffre devrait atteindre un billion d’appareils d’ici 2035, ce qui nécessitera un grand nombre de sources d’énergie portables.
Les chercheurs affirment que l’alimentation de billions d’appareils de l’internet des objets à l’aide de batteries lithium-ion serait irréalisable : il faudrait trois fois plus de lithium que ce qui est produit chaque année dans le monde. Et les dispositifs photovoltaïques traditionnels sont fabriqués à l’aide de matériaux dangereux qui ont des effets néfastes sur l’environnement.
Les travaux sont le fruit d’une collaboration entre l’université de Cambridge et Arm, une société à la pointe de la conception de microprocesseurs. Arm Research a développé la puce de test ultra-efficace Arm Cortex M0+, construit la carte et mis en place l’interface cloud de collecte de données présentée dans les expériences.
Référence : “Powering a microprocessor by photosynthesis” par P. Bombelli, A. Savanth, A. Scarampi, S. J. L. Rowden, D. H. Green, A. Erbe, E. Årstøl, I. Jevremovic, M. F. Hohmann-Marriott, S. P. Trasatti, E. Ozer et C. J. Howe, 12 mai 2022, Énergie & ; Science de l’environnement.
DOI : 10.1039/D2EE00233G
Cette recherche a été financée par le Centre national d’innovation en matière de biofilms.
