Un millier de laboratoires qui décident de se fédérer, d’échanger et de coordonner leurs travaux en biologie, chimie, écologie, physique, sciences de l’univers, informatique… ça sonne comme le happy end d’un roman de SF ? Ou pas ! Ça s’appelle le CNRS, c’est le plus grand organisme public français de recherche scientifique, et parmi les plus importants au monde, dirigé depuis sa création par des scientifiques eux-mêmes. Et en parlant de bonnes énergies…

Il trouve des sources d’électricité là où on ne savait qu’en dépenser

Naoufel Haddour (profitez : il est là !), du Laboratoire Ampère (sous tutelle de l’École Centrale de Lyon, du CNRS, de l’INSA de Lyon et de l’Université Claude Bernard Lyon 1), traîne souvent du côté des stations d’épuration ! Il faut dire qu’il ne voit pas les eaux usées comme vous et moi. Aujourd’hui, ces dernières ne sont que partiellement retraitées de leurs micropolluants (perturbateurs endocriniens, traces d’antibiotiques, résidus de pesticides et métaux lourds… eeerk !), car la technique utilisée pour les dégrader, via des bactéries qui s’en nourrissent, est trop énergivore : il faut brasser et aérer constamment les bassins.

Naoufel et d’autres chercheurs, eux, ont réussi à prouver que ces eaux ont le potentiel pour créer… une énorme pile. Une biopile, en fait. Le principe est le même qu’une pile classique, mais les bactéries deviennent ici actrices : tout en dégradant la matière organique des eaux usées, elles transportent des électrons. Et ce déplacement d’électrons, c’est ni plus ni moins… un courant électrique. On parle de pile à combustible microbienne.

Des bactéries sélectionnées, très réactives, dégradent la matière organique des eaux usées tout en produisant de l’énergie, au lieu d’en consommer, rendant les stations d’épuration autonomes en énergie. Les équipes optimisent en ce moment le procédé pour le rendre industrialisable. Encore mieux : les déchets finaux, sous formes de boues, peuvent ensuite être convertis par pyrolyse en biochar = du charbon d’origine végétale, permettant une importante séquestration de carbone, et lui-même à son tour… source d’énergie : il est utilisé en agriculture pour augmenter la qualité des sols, et donc leur productivité.

Allez, on pousse encore un cran plus loin ? Quitte à fertiliser les champs, regardons si eux aussi, à leur tour, ne peuvent pas nous aider à produire encore plus d’énergie. La dernière partie de l’expérience présentée dans le vaisseau vise à la production d’électricité à partir des différences de potentiel créées dans les sols par les réseaux racinaires. Ici, avec des papyrus. Vous vous sentez… énergisés ?

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Ils stockent l’électricité sous forme d’hydrogène…
grâce à l’énergie solaire

Eric PUZENAT, lui aussi présent, coordonne ses équipes de l’IRCELYON (laboratoire sous la tutelle du CNRS et de l’Université Claude Bernard Lyon 1) pour apporter une solution neuve à un vieux problème : l’électricité, ça se stocke mal (sans parler du poids des batteries !). Ce qui est un vrai problème quand on veut en produire à partir de sources intermittentes comme des éoliennes ou du solaire, qui ne produisent pas forcément quand on en a besoin.

Un des moyens déjà éprouvés, c’est de la convertir sous forme chimique pour la conserver ainsi et la relibérer ensuite. L’hydrogène est un excellent candidat, car il peut assez simplement reformer de l’électricité au moment voulu, dans une pile à combustible. Une version élégante pour produire l’hydrogène, c’est par catalyse. Allez, on révise les cours du lycée ? Un catalyseur, c’est un composé qui stimule les réactions chimiques voulues, mais qui a le bon goût de ne pas se retrouver dans les produits finaux générés, livrant à la sortie un hydrogène parfait, qui ne nécessite pas de purification coûteuse, contrairement à la plupart des autres procédés.

Eric et ses équipes sont en train de mettre un sérieux coup de boost à une version de catalyse appelée photocatalyse, qui utilise l’effet de la lumière sur un catalyseur classique, trempé dans un bain organique (ici, du glycérol… des graisses, mais ça pourrait être des déchets organiques, suivez mon regard !). En bref vous entrez de la lumière et des déchets organiques, et vous ressortez de l’hydrogène ! Sauf que ce catalyseur ne sait utiliser qu’une toute petite partie du spectre solaire. Gâchis !

Le déclic ? Utiliser un panneau solaire qui, lui, sait utiliser la totalité du spectre de lumière solaire, pour faire marcher une LED qui émet pile-poil la lumière dans la fréquence requise pour le catalyseur. Enfin, pour illuminer le mieux possible le photocatalyseur dans le bain où se produit la réaction, des fibres optiques sont utilisées, non pas classiquement comme guides de lumière (trop directifs) mais tissées et un peu modifiées pour créer une nappe lumineuse, très innovante, et développée main dans la main avec un spécialiste du sujet, Brochier Technologies.

Venez voir naître l’hydrogène… en plus, en lumière bleue c’est beau !

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Crédits photographiques: Cyril FRESILLON - IRCELYON - CNRS Photothèque

Le Laboratoire Ampère

L’objectif général des recherches menées à Ampère consiste à gérer et utiliser de façon rationnelle l’énergie dans des systèmes, en relation avec leur environnement. Il rassemble 180 personnes organisées en 3 Départements scientifiques : Energie Electrique, mais aussi Bio-Ingénierie et Automatique pour l’Ingénierie des Systèmes.

L’Ircelyon

C’est le plus grand laboratoire de catalyse de France et d’Europe, avec une centaine de personnels permanents du CNRS et de l’Enseignement Supérieur et encore plus d’étudiants, stagiaires, post-doctorants et chercheurs invités, issus d’une trentaine de pays différents. Les activités de l’IRCELYON sont au cœur du développement durable, avec pour préoccupations majeures l’énergie, l’environnement et la chimie verte.

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