Biopiles enzymatiques

Une pile à combustible transforme l’énergie libérée par une réaction chimique en énergie électrique. Par exemple la combustion de l’hydrogène grâce à un catalyseur comme le platine fournit une quantité importante d’électricité et ne rejette que de l’eau. La production d’électricité à partir d’hydrogène ne rejette alors aucun gaz à effet de serre.
Les biopiles, comme les piles à combustibles, transforment l’énergie libérée par une réaction chimique en énergie électrique mais elles n’utilisent que des produits naturels. Elles n’ont pas besoin de recourir à des catalyseurs minéraux tels le platine, le manganèse ou d’autre métaux rares et potentiellement polluants et elles peuvent puiser leurs matières premières dans le milieu ambiant.
Des chercheurs français [1] de l’Université Joseph Fourier de Grenoble ont ainsi inventé une biopile à glucose implantable dans le corps humain. Cette biopile dotée d’un enzyme catalyseur produit de l’électricité à partir du glucose et de l’oxygène dissous dans le sang.

Cette invention ouvre des perspectives considérables pour le secteur de l'instrumentation médicale.

L’électricité ainsi produite est de faible intensité mais suffisante pour alimenter les stimulateurs cardiaques, les cœurs artificiels, les neuro-stimulateurs, les pompes implantées pour la diffusion de médicament, les appareils auditifs, etc. L’électricité étant produite à partir de l'énergie endogène du milieu physiologique, il ne sera plus nécessaire de remplacer régulièrement les batteries, une opération particulièrement délicate pour les appareils implantés dans l’organisme tels que les stimulateurs cardiaques.

Outre l’avancée pour le confort et le bien-être des patients, les débouchés pour ces biopiles sont déjà considérables : le marché mondial des implants micro-électroniques médicaux, qui représente un chiffre d’affaires annuel de l’ordre de 20 milliards, connaît une croissance de près de 10% l’an. A l’avenir, avec le développement des implants fonctionnels dans le corps humain, nul doute que ces biopiles implantées ont de l’avenir.

Les biopiles n’intéressent pas que le domaine médical. De nombreuses équipes et firmes privées travaillent à présent sur les piles à biocombustibles dans de nombreux secteurs. Sony a par exemple déjà annoncé des résultats prometteurs avec une biopile capable d’alimenter un lecteur MP3 ou un petit ventilateur. Le substrat utilisé par les Japonais est un simple morceau de papier imbibé d’une solution aqueuse contenant un enzyme glucose oxydase. Le principe est proche de celui conçu par les français. La cellulose constituant le papier est en effet un polymère du glucose. L’enzyme transforme le glucose (C6H12O6) du papier en gluconolactone (C6H10O6) en libérant, coté anode, des ions hydrogène et des électrons. A la cathode, l’oxygène de l’air est réduit les ions hydrogène avec production d’une molécule d’eau.

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[1] Philippe Cinquin, Serge Cosnier, Chantal Gondran, Fabien Giroud. Brevet européen n° EP2375481

A propos

Animé par Jacques Carles et Michel Granger, tous deux ingénieurs et « Philosophiae Doctor » de l’Université de Montréal, ce site se propose de collecter les nombreux signaux faibles qui annoncent déjà ce que sera demain et d'analyser les grandes forces qui sont à l’œuvre en ce début de 21ème siècle. L'objectif n'est cependant pas de prévoir ce que sera l’avenir mais plus modestement d’inciter à la réflexion pour agir collectivement et maitriser notre futur au lieu de le subir.


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