Un "boost" pour les biopiles
Publié par Redbran le 16/10/2018 à 12:00
Source: CNRS-INC

©Alexander Kuhn
Une biopile fournira-t-elle un jour assez d'énergie pour alimenter un pacemaker ? Cette prouesse pourrait devenir possible grâce à des chercheurs français de l'Institut des Sciences Moléculaires (CNRS / Université de Bordeaux (Cette page est consacrée au PRES Université de Bordeaux. Pour les pages sur les universités, voir Université Bordeaux I,...) / Bordeaux INP Aquitaine) et du Centre de Recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) Paul Pascal (CNRS / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où...) de Bordeaux) et à une équipe allemande (Université de Stuttgart / Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for...) Max Planck) qui ont réussi à augmenter le voltage d'une biopile en y insérant un système microélectronique. Cette première démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir de propositions initiales, ou précédemment démontrées à partir de propositions...) de "chelectronics", alliant chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles...) et électronique, est publiée dans Nature Communications.

Une biopile fonctionne sur le même principe qu'une pile classique: elle récupère l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) libérée par des réactions chimiques. Sa spécificité est de faire réagir, grâce à des enzymes, par exemple l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) et le sucre (Ce que l'on nomme habituellement le sucre est, dès 1406, une "substance de saveur douce extraite de la canne à sucre" (Chrétien de Troyes, Le Chevalier au...) présents dans le liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) physiologique du corps. Cette réaction génère des électrons, utilisés par la pile pour produire du courant. Présentant l'avantage d'être "propre", la biopile a cependant un défaut: sa tension (La tension est une force d'extension.) reste faible et il est impossible de combiner plusieurs biopiles en série pour additionner leurs tensions car immerger des biopiles dans un même fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu compressibles....) provoquerait un court-circuit.

Pour contourner cette contrainte, des chercheurs de l'Université de Bordeaux, du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), de Bordeaux INP, de l'Université de Stuttgart et de l'Institut Max Planck ont intégré à la biopile un système microélectronique qui leur a permis de stocker temporairement les électrons libérés lors de l'oxydation du glucose (Le glucose est un aldohexose, principal représentant des oses (sucres). Par convention, il est symbolisé par Glc. Il est directement assimilable par l'organisme.) et d'utiliser leur énergie pour augmenter la tension de la biopile. Ils ont alors pu alimenter une deuxième réaction chimique beaucoup plus énergivore que la première: l'électrolyse (Dans l'industrie chimique, l'électrolyse est une méthode de séparation d'éléments ou de composés chimiques liés utilisant l'électricité.) de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), produisant ainsi du dihydrogène. Autrement dit, en produisant une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de...) à haute valeur ajoutée (le dihydrogène) à partir d'une biomolécule à faible énergie (le glucose), les chercheurs ont engendré une réaction a priori interdite d'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur et des machines thermiques ou la science des grands systèmes en équilibre. La première définition est aussi la première dans l'histoire. La seconde...).

Grâce à ce nouveau concept, les chercheurs envisagent des applications pour ces réactions à l'intérieur du corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.). La biopile "boostée" pourrait fournir une énergie suffisante pour alimenter des implants médicaux ou synthétiser localement des principes actifs, anti-cancéreux ou anti-inflammatoires, dont l'action serait mieux ciblée, limitant les effets secondaires et diminuant les doses nécessaires.

Référence publication:
Emmanuel Suraniti, Pascal Merzeau, Jérôme Roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la composition du sous-sol est formé par un assemblage de minéraux, comportant...), Sébastien Gounel, Andrew G. Mark, Peer Fischer, Nicolas Mano & Alexander Kuhn
Uphill production of dihydrogen by enzymatic oxidation of glucose without an external energy source
Nature Communications – Août 2018
DOI: 10.1038/s41467-018-05704-5

Contacts chercheurs:
Alexander Kuhn, ISM UMR5255, Groupe Nanosystèmes Analytiques, Université de Bordeaux, Site ENSCBP, Bordeaux INP
Page générée en 0.196 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique