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====== feuille bionique ====== ===== Définition ===== Système technologique utilisant une énergie photovoltaïque, et des matériaux catalytiques, pour décomposer les molécules d’eau, grâce à la lumière, en donnant hydrogène (H₂) et oxygène (O₂), des bactéries présentes dans le milieu produisant de la biomasse à partir de l'hydrogène produit et du dioxyde de carbone (CO₂). **e. m.** (lat. //folium//, feuille). **syn. :** feuille artificielle. **Voir :** [[glossaire:entrees:b:bacterie|bactérie]], [[glossaire:entrees:b:biomasse|biomasse]], [[glossaire:entrees:c:catalyse|catalyse]], [[glossaire:entrees:d:dioxyde_de_carbone|dioxyde de carbone]], [[glossaire:entrees:d:dioxygene|dioxygène]], [[glossaire:entrees:e:energie_photovoltaique|énergie photovoltaïque]], [[glossaire:entrees:f:feuille|feuille]], [[glossaire:entrees:h:hydrogene|hydrogène]], [[glossaire:entrees:m:molecule|molécule]], [[glossaire:entrees:o:oxygene|oxygène]]. ===== Informations complémentaires ===== ==== Prototype utilisant les piles à combustible ==== En 2011, des chercheurs du MIT (//Massachusetts Institute of Technology//), ont couvert une plaque de quelques centimètres carrés d’une couche de silicium chargée de capter la lumière (comme avec les cellules photovoltaïques), et y ont ajouté des matériaux catalytiques (cobalt, nickel, molybdène et zinc). Ces plaques (comparées à des feuilles), grâce à l'énergie solaire, pouvaient décomposer les molécules d’eau en hydrogène (H₂) et oxygène (O₂), gaz réutilisables dans une pile à combustible pour créer de l'énergie. **Voir :** [[glossaire:entrees:p:pile_a_combustible|pile à combustible]]. ==== Prototype produisant une biomasse ==== En 2015, une équipe de l'université de Harvard reprenant le principe ont ajouté une bactérie génétiquement modifiée (//Ralstonia eutropha//) dans le milieu de réaction, celle-ci pouvant, à partir d'un mélange de dioxyde de carbone (C0₂) et d'hydrogène (H₂), biosynthétiser un combustible hydrocarbonés liquide, l’isopropanol, pouvant servir d'additif à l'essence, plus facile à manipuler que l’hydrogène gazeux. **Voir :** [[glossaire:entrees:b:biosynthese|biosynthèse]], [[glossaire:entrees:c:combustible|combustible]]. ==== Prototype au rendement élevé ==== En 2016, la même équipe met au point une « feuille bionique 2.0 » qui, grâce à l'énergie solaire, en utilisant un nouveau type de catalyseur métallique (phosphate de cobalt), pouvait convertir le même mélange gazeux en biomasse (qui représente une énergie chimique) avec un rendement de 10 %, c’est-à-dire nettement supérieur au rendement de 1 % observé chez les plantes. La biomasse peut ensuite être transformée dans des carburants comme les bioalcools et les combustibles hydrocarbonés. ===== Réflexion développement durable ===== Les prototypes produisant de la biomasse représentent un immense progrès. La biomasse est une réserve d’énergie stockable beaucoup plus facilement que l’hydrogène, le stockage de l’énergie étant un problème crucial de la transition énergétique. Par exemple, si l’on veut stocker beaucoup d’électricité, cela nécessite des batteries très lourdes. ===== Réflexion pédagogique ===== De nombreux articles évoquent la création de feuilles artificielles « imitant » la capacité des feuilles naturelles, pour produire de l’énergie à partir de l’eau et de la lumière du soleil. Tout en montrant que les résultats sont surprenants et soulèvent l’optimisme, il est important pédagogiquement de bien faire ressortir les différences entre la nature et l’artificiel. On peut rappeler, en particulier, que les chloroplastes sont des « outils » microscopiques (de l’ordre du micron) qui intègrent les différents éléments de la feuille bionique : cellules photovoltaïques, bactéries productrices de biomasse, et pile à combustible, sans oublier, le milieu de réaction ! Le sujet est très complexe mais il est important de l’aborder pour que ces progrès technologiques ne laissent pas penser que l’on pourrait se passer du service écosystémique de la photosynthèse… naturelle ! **Voir :** [[glossaire:entrees:a:artificiel|artificiel]], [[glossaire:entrees:c:chloroplaste|chloroplaste]], [[glossaire:entrees:m:micron|micron]], [[glossaire:entrees:n:nature|nature]], [[glossaire:entrees:s:service_ecosystemique|service écosystémique]]. ===== Remarque linguistique et/ou historique ===== Dès la fin des années 1990, les chercheurs ont su produire de l’hydrogène (H₂) à un rendement élevé par rapport à la photosynthèse naturelle en utilisant l’énergie photovoltaïque et un électrolyseur, mais le dispositif ne fonctionnait pas plus d’une journée en utilisant des métaux rares et coûteux tels que le platine comme catalyseur de la réaction.