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Des bactéries cyborgs pour produire de l’énergie propre

Crédits : Kelsey K. Sakimoto

Des chercheurs de l’Université de Californie ont peut-être ouvert la voie à une nouvelle ère de la photosynthèse artificielle en concevant un moyen de couvrir les bactéries de nanocristaux semi-conducteurs qui agissent comme des panneaux solaires qui récoltent la lumière du soleil.

La vie sur Terre a besoin de photosynthèse comme source d’énergie, mais le processus a un point faible : la chlorophylle. Les plantes et autres organismes utilisent le pigment vert pour récolter le soleil pendant la photosynthèse, mais la chlorophylle a ses limites. En ce sens, les scientifiques ont longtemps cherché des moyens de « moderniser » la photosynthèse naturelle afin de pouvoir capturer et utiliser l’énergie du Soleil de manière plus efficace. Kelsey K Sakimoto, chercheur à l’Université de Californie à Berkeley, propose ici une nouvelle alternative à la photosynthèse naturelle : des bactéries cyborgs formées pour se couvrir de nanopanneaux solaires beaucoup plus efficaces que la chlorophylle et qui convertissent la lumière du soleil en composés utiles.

« Plutôt que de compter sur la chlorophylle pour récolter la lumière du soleil, j’ai appris aux bactéries comment cultiver et couvrir leur corps avec de minuscules nanocristaux à semi-conducteurs », explique le chercheur dans un communiqué. « Ces nanocristaux sont beaucoup plus efficaces que la chlorophylle et nous pouvons les cultiver pour une fraction du coût des panneaux solaires. L’idée consiste essentiellement à suralimenter les bactéries non photosynthétiques en leur fournissant de l’énergie sous la forme d’électrons à partir de semi-conducteurs non organiques, comme le sulfure de cadmium, qui sont des absorbeurs de lumière efficaces. Nous recherchons désormais des absorbeurs de lumière plus communs que le sulfure de cadmium pour fournir de l’énergie aux bactéries à partir de la lumière ».

Crédits : Kelsey K. Sakimoto

Sakimoto a travaillé avec une bactérie non photosynthétique naturelle, Moorella thermoacetica, qui produit de l’acide acétique à partir du dioxyde de carbone (CO2) dans sa respiration normale. En nourrissant les bactéries avec du cadmium et l’acide aminé cystéine qui contient un atome de soufre, le chercheur s’est rendu compte que celles-ci pouvaient synthétiser des nanoparticules de sulfate de cadmium (CdS) qui fonctionnent comme des panneaux solaires. L’organisme hybride, M. thermoacetica-CdS, produit de l’acide acétique à partir de CO2, d’eau et de lumière. « Une fois recouvertes par ces minuscules panneaux solaires, les bactéries peuvent synthétiser les aliments, les carburants et les plastiques en utilisant l’énergie solaire. Et ces bactéries surpassent la photosynthèse naturelle », explique le chercheur.

L’humanité est confrontée à un besoin toujours croissant d’alternatives aux combustibles fossiles alors que nous faisons face aux conséquences des émissions de gaz à effet de serre et à une population qui augmente toujours plus rapidement, exigeant par conséquent de l’énergie. La photosynthèse artificielle n’est pas un concept nouveau et un système qui n’exige que la lumière du soleil et des produits chimiques organiques simples pour générer de l’énergie renouvelable à moindre coût serait le bienvenu.

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