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    Les cyanobactéries imprimées numériquement peuvent alimenter de petits appareils électroniques

    Démonstration de papier peint bioénergétique imprimé à jet d'encre. 1 :Organismes photosynthétiques imprimés en vert; 2 :anode CNT imprimée; 3 :cathode CNT imprimée; 4 :substrat de papier; 5 :Milieu solide. Crédit :M. Sawa et al. Communication Nature

    (Phys.org)—Les chercheurs ont utilisé une simple imprimante à jet d'encre pour imprimer une "bio-encre" de cyanobactéries sur une surface conductrice, création d'une cellule biophotovoltaïque. Contrairement aux cellules photovoltaïques conventionnelles qui ne fonctionnent que lorsqu'elles sont exposées à la lumière, les cyanobactéries peuvent générer un courant électrique à la fois dans l'obscurité et en réponse à la lumière. Les chercheurs s'attendent à ce que la cellule puisse servir d'alimentation électrique respectueuse de l'environnement pour les appareils à faible consommation tels que les biocapteurs, et peut même être agrandi pour imprimer un papier peint bioénergétique.

    Les scientifiques, à l'Imperial College de Londres et à l'Université de Cambridge, ont publié un article sur la nouvelle cellule biophotovoltaïque dans un récent numéro de Communication Nature .

    "Notre dispositif biophotovoltaïque est biodégradable et pourrait à l'avenir servir de panneau solaire et de batterie jetables pouvant se décomposer dans nos composts ou jardins, " Le coauteur Marin Sawa de l'Université des Arts de Londres et de l'Imperial College de Londres a déclaré Phys.org . "Pas cher, accessible, écologique, des batteries biodégradables sans métaux lourds ni plastiques - c'est ce dont nous et notre environnement avons vraiment besoin mais que nous n'avons pas encore, et notre travail a montré qu'il est possible d'avoir cela."

    En général, les cellules biophotovoltaïques contiennent un certain type de cyanobactéries ou d'algues phototrophes, ce qui signifie qu'il convertit la lumière en énergie. Cependant, même dans l'obscurité, ces organismes continuent de générer de l'énergie en métabolisant leurs réserves de stockage internes. Ainsi, lorsque les organismes sont connectés à une électrode non biologique, ils peuvent fonctionner soit comme un "panneau solaire bio" lorsqu'ils sont exposés à la lumière, soit comme une "bio-batterie solaire" dans l'obscurité.

    Actuellement, l'un des plus grands défis auxquels sont confrontées les cellules biophotovoltaïques est leur production à grande échelle. Typiquement, les organismes sont déposés sur une surface d'électrode à partir d'un réservoir de liquide volumineux. Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont démontré que l'impression à jet d'encre peut être utilisée pour imprimer à la fois la surface de l'électrode en nanotubes de carbone et les cyanobactéries qui la recouvrent, tout en permettant aux bactéries de rester pleinement viables. Cette approche permet non seulement aux cellules d'être fabriquées rapidement, mais la configuration est également plus compacte et permet une plus grande précision dans la conception des cellules.

    Avec ces avantages, les cellules biophotovoltaïques imprimées par jet d'encre peuvent générer une densité de courant maximale qui est 3 à 4 fois plus élevée que les cellules fabriquées à l'aide de méthodes conventionnelles. Démontrer, les chercheurs ont montré que neuf cellules connectées peuvent alimenter une horloge numérique ou générer des flashs de lumière à partir d'une LED, illustrant la capacité de produire de courtes rafales de puissance relativement élevée. Les chercheurs ont également montré que les cellules peuvent générer une puissance de sortie continue au cours d'une période de 100 heures composée de cycles de lumière et d'obscurité.

    À l'avenir, les chercheurs prévoient de développer des panneaux biophotovoltaïques à couche mince (BPV) et d'explorer également des applications potentielles en tant qu'alimentations intégrées dans les domaines du diagnostic médical sur le lieu de soins et de la surveillance environnementale, qui bénéficient tous deux du jetable, biocapteurs respectueux de l'environnement. Une autre application potentielle est un papier peint bioénergétique.

    "Le papier peint bioénergie est une application à grande échelle de notre système BPV, " a déclaré Sawa. " Le papier peint aura des motifs conducteurs à base de carbone avec des cyanobactéries productrices d'électrons. Il transforme une surface intérieure en un récupérateur d'énergie pour piloter des applications à faible consommation comme des lumières LED et/ou des biocapteurs, qui peut, par exemple, surveiller la qualité de l'air intérieur."

    Les chercheurs s'attendent également à ce que la puissance de sortie des cellules puisse être améliorée de diverses manières, comme en améliorant la conductivité du circuit, optimiser la conception des cellules, et en utilisant des organismes plus résistants.

    © 2017 Phys.org

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