Lorsque les plantes puisent l’eau de leurs racines pour nourrir leurs tiges et leurs feuilles, elles produisent un potentiel électrique qui pourrait être exploité comme source d’énergie renouvelable. Cependant, comme tous les êtres vivants, les plantes sont soumises à un rythme circadien, l’horloge biologique qui traverse des cycles diurnes et nocturnes et influence les processus biologiques. Chez les plantes, ce cycle quotidien comprend la capture de l'énergie lumineuse pour la photosynthèse, l'absorption de l'eau et des nutriments du sol pendant la journée et le ralentissement de ses processus de croissance la nuit.
Dans une étude publiée cette semaine dans Physics of Fluids , des chercheurs de l'Institut indien de technologie de Kharagpur ont détaillé comment les processus biologiques produisent une tension dans les plantes et l'impact des changements cycliques jour et nuit sur cette tension.
"Ce potentiel de flux, essentiellement une conséquence de l'énergie naturelle collectée dans la plante, offre une source d'énergie renouvelable qui est continue et peut être durable sur de longues périodes", a déclaré l'auteur Suman Chakraborty. "La question à laquelle nous voulions répondre était de savoir quel potentiel elle peut produire et comment le potentiel électrique est-il influencé par l'horloge biologique de la plante ?"
Pour le savoir, les auteurs ont inséré des électrodes dans les tiges des jacinthes d'eau et ont attaché des réservoirs avec des électrodes à des morceaux de bambou porte-bonheur pour examiner de près comment le potentiel électrique change en fonction des types d'ions, de la concentration en ions et du pH du fluide circulant dans les plantes. .
"Notre moment d'eurêka a été lorsque nos premières expériences ont montré qu'il était possible de produire de l'électricité selon un rythme cyclique et le lien précis entre cela et le rythme quotidien inhérent à la centrale", a déclaré Chakraborty. "Nous pourrions exactement déterminer comment cela est lié à la transpiration de l'eau et aux ions que la plante transporte via la remontée de la sève."
L'étude a quantifié la réponse en tension provenant du mouvement des ions à travers les voies de la plante qui s'alignent uniquement sur les rythmes quotidiens de la plante. Les auteurs ont découvert que les plantes peuvent activement modérer le flux de liquide ou de sève en synchronisation avec les cycles diurnes et nocturnes. Ils ont également constaté que le potentiel de flux électrique augmente avec une diminution de la concentration d'ions ou une augmentation du pH dans le fluide.
"Nous avons non seulement redécouvert le rythme électrique de la centrale, en l'articulant en termes de tensions et de courants, mais nous avons également donné un aperçu de la possibilité d'exploiter la production d'énergie électrique des centrales de manière durable, sans impact sur l'environnement et sans perturbation de l'écosystème", a déclaré Chakraborty. .
"Les résultats pourraient aider à développer des systèmes biomimétiques inspirés de la nature, capables de répondre à la crise énergétique mondiale avec une solution écologique et durable dans laquelle la plantation d'un arbre soulage non seulement les crises du changement climatique et de la baisse de la qualité de l'environnement, mais fournit également un moyen pour en exploiter l'électricité."
