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  • Des scientifiques développent un nouveau système biophotovoltaïque

    Un diagramme de bande dessinée du système BPV basé sur un consortium microbien à deux espèces. Crédit :Image du groupe de LI Yin, Institut de microbiologie, Académie chinoise des sciences

    Des chercheurs de l'Institut de microbiologie de l'Académie chinoise des sciences ont signalé un nouveau système biophotovoltaïque (BPV) basé sur un consortium microbien synthétique avec un flux d'électrons contraint. Ce système BPV peut fonctionner de manière stable pendant plus de 40 jours, établir un nouveau jalon de longévité BPV, selon un article récent dans Communication Nature .

    Le BPV est une technologie émergente qui utilise des matériaux photosynthétiques biologiques (principalement des micro-organismes photosynthétiques vivants) pour convertir l'énergie solaire en électricité. Le BPV est plus respectueux de l'environnement et potentiellement plus rentable que le photovoltaïque à base de semi-conducteurs (PV), étant donné la toxicité et la nature difficile à recycler des matériaux photovoltaïques.

    Cependant, les densités de puissance des systèmes BPV signalées à ce jour ont été faibles, puisque les micro-organismes photosynthétiques ont une faible capacité à transférer des électrons à l'extérieur des cellules. Pour contourner ce problème, les chercheurs ont créé un consortium microbien à deux espèces.

    Ce consortium microbien est composé de cyanobactéries photosynthétiques et de bactéries exoélectrogènes Shewanella, ce dernier possédant intrinsèquement une forte activité exoélectrogénique. Le D-lactate a été sélectionné comme vecteur énergétique responsable du transfert d'énergie dirigé entre les cyanobactéries et Shewanella (Fig. 1).

    Dans ce consortium microbien, les cyanobactéries captent l'énergie solaire et fixent le CO 2 synthétiser le D-lactate, tandis que Shewanella produit de l'électricité en oxydant le D-lactate, créant ainsi un flux d'électrons contraint des photons au D-lactate, puis à l'électricité.

    Par manipulation génétique, ainsi que la manipulation du milieu de croissance et du dispositif, les deux micro-organismes très différents sont capables de travailler ensemble efficacement. Ce système BPV génère une densité de puissance de 150 mW·m -2 dans une configuration de séparation temporelle, ce qui est environ un ordre de grandeur supérieur aux dispositifs BPV sans médiateur avec des configurations conventionnelles.

    Les chercheurs ont en outre démontré que ce système BPV peut fonctionner de manière stable pendant plus de 40 jours à une densité de puissance moyenne de 135 mW·m -2 dans une configuration de séparation spatio-temporelle avec réapprovisionnement moyen. Cela représente la plus grande longévité et puissance de sortie par appareil de tous les systèmes BPV signalés à ce jour.


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