Ils n’ont pas de cerveau. Pourtant, nous pourrions avoir bien des enseignements à tirer des stratégies mises en place par les bénitiers géants pour transformer l’énergie qu’ils reçoivent du soleil.
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Le bénitier géant, c'est le plus gros mollusque bivalvebivalve que les scientifiques connaissent. Et il est en danger d'extinction. Ce n'est pourtant pas pour cela que des chercheurs de l'université de Yale (États-Unis) se sont intéressés à lui. Mais plutôt dans l'espoir d'en apprendre un peu plus sur la manière dont cette étonnante palourde convertit la lumière du soleil en énergie utile. De manière finalement plus efficace que n'importe quelle technologie de panneaux solaires existante.
Et pourquoi pas des batteries à base de... crabe ?! C'est ce qu'ont réussi à produire des chercheurs, en créant une batterie à la fois plus sûre et plus écolo. © Futura
L'équipe a déjà réalisé une série de travaux visant à mettre en évidence des mécanismes biologiques qui pourraient inspirer de nouveaux matériaux plus durables. Dans la revue PRX : Energy, les chercheurs racontent cette fois comment ils ont étudié l'impressionnant potentiel à exploiter l'énergie solaire des bénitiers géants irisés dans les eaux peu profondes des Palaos, dans le Pacifique occidental.
Le secret du bénitier géant pour exploiter la lumière du soleil
Rappelons que le bénitier géant est ce que les chercheurs appellent photosymbiotique. Comprenez que pour assurer sa production d'énergie à partir de la lumière du soleil, il vit en symbiose avec un autre organisme. En l'occurrence, des algues unicellulaires assemblées en cylindres verticaux qui poussent à la surface du bénitier. Ces alguesalgues absorbent la lumière du soleil après qu'elle a été diffusée par une couche de cellules appelées iridocytes. Et il semblerait que la disposition en colonnes verticales de ces algues leur permette d'absorber la lumière du soleil au rythme le plus efficace. Une fois filtrée et diffusée par la couche d'iridocytes, la lumière s'enroule en effet uniformément autour de chaque cylindre d'algues.
Sur la base de la géométrie particulière des bénitiers géants, les chercheurs ont donc développé un modèle pour calculer l'efficacité avec laquelle chaque photon est converti en un électronélectron. Un modèle qui tient également compte des fluctuations de lumière au cours d'une journée sous les tropiquestropiques. Résultat : 42 %. Plutôt pas mal lorsque l'on sait que l'efficacité en la matièrematière des feuilles vertes n'est que d'environ 14 %.
Doper l’efficacité des panneaux solaires
Le plus intéressant, c'est que lorsqu'ils ont intégré à leur modèle une particularité du bénitier géant, le chiffre a bondi à... 67 % ! La particularité en question : la manière dont les palourdes s'étirent en réaction aux changements de lumière solaire, rendant les colonnes d'algues plus ou moins courtes et larges. Les chercheurs rapportent que le phénomène s'observe aussi sur les forêts boréalesforêts boréales d'épicéas. Avec leurs couches fluctuantes de brouillardbrouillard et de nuagesnuages, elles partagent des géométries et des mécanismes de diffusiondiffusion de la lumière similaires à ceux des bénitiers géants, mais à une échelle beaucoup plus grande. Et leur efficacité s'avère presque identique.
Comment ces découvertes pourraient-elles s'appliquer à la production d'électricité renouvelable ? En imaginant une nouvelle génération de panneaux solaires incluant des algues ou à partir de matériaux qui changent de forme en réaction à la lumière du soleil. Parce que l'efficacité de nos panneaux photovoltaïques d'aujourd'hui, quant à elle, ne dépasse guère les 20 % !
L'étonnante centrale solaire des bénitiers
Parmi les plus gros mollusquesmollusques du monde, les tridacnes (bénitiers est leur nom commun) sont capables de réfléchir en profondeur dans leurs tissus la lumière du soleil au profit d'algues photosynthétiques qu'ils abritent et qui les nourrissent. Le secret de ces bivalves : des cellules iridescentes et une organisation spatiale particulière.
Article d'Andréa HaugAndréa Haug, publié le 11/10/2014
Le bleu électrique de la chair des bénitiers capte le regard des plongeurs, mais avant tout les rayons du soleil. En effet, le manteaumanteau de ces mollusques bivalves contient des cellules iridescentes vivantes appelées « iridocytes ». Celles-ci renvoient la lumière solaire à l'intérieur de l'animal à destination d'algues symbiotiques, comme l'indique une étude parue dans le Journal of the Royal Society Interface.
Des millions d'algues bénéficient ainsi d'une énergie solaire indispensable à leur activité photosynthétique pour produire de la matière organique. Elles relarguent ensuite à leur hôte des nutrimentsnutriments dont l'animal se nourrit. En somme, ces mollusques bivalves sont dotés de leur propre système d'énergie solaire où les iridocytes serviraient de catalyseurs optiques.
Pour vérifier cette hypothèse, Amanda Holt et son équipe, de l'université de Californie, à Santa Barbara, aux États-Unis, ont mesuré à l'aide d'une sonde à fibre optiquefibre optique la quantité de lumière solaire dans trois espècesespèces (Tridacna derasa, TT. maxima et T. crocea) lors d'une excursion aux Palaos, un pays d'Océanie, à l'est des Philippines.
Le modèle bivalve peut servir à améliorer des procédés technologiques
Résultat : le flux de photons y est cinq fois plus élevé que dans des espèces de mollusques bivalves dépourvues d'iridocytes. En outre, les cellules du manteau réfléchissent la lumière solaire dans les tissus profonds de l'animal en douceur et uniformément, ce qui protège les algues d'un risque éventuel de brûlure.
Enfin, ces dernières se configurent de manière étonnante en s'empilant les unes sur les autres pour former des colonnes. Grâce à la réflexion latérale de la lumière, elles sont ainsi toutes alimentées en photons. La couleurcouleur du manteau s'explique ainsi : il reflète les ondes inutiles pour la photosynthèse (le vert et le jaune) et diffuse les ondes utiles (le rouge et le bleu) dans les tissus profonds.
Selon les auteurs de l'étude, ce très efficace système biophotonique en trois dimensions pourrait inspirer la conception de matériaux photovoltaïques plus solidessolides et efficaces. Il pourrait aussi être mis à profit dans des procédés de production d'algues pour la fabrication de biocarburantsbiocarburants, d'aliments ou de produits chimiques.
