Développement durable
Énergie
Des capteurs océaniques durables
Une alternative écologique aux batteries traditionnelles
février 11, 2025
par GDC staff
(Crédit photo : Johns Hopkins University) Les systèmes de capteurs déployés dans les océans sont essentiels pour mesurer l’état de l’eau et suivre le changement climatique marin, mais l’entretien des batteries de ces appareils gourmands en énergie est risqué et coûteux.
Une équipe comprenant un ingénieur en environnement de la Johns Hopkins University a mis au point des systèmes qui pourraient alimenter ces appareils en utilisant la matière organique dissoute, le plancton et les petites algues présentes dans l’eau de mer. Cette innovation pourrait exploiter la biomasse marine comme source d’énergie abondante tout en réduisant les coûts et l’impact environnemental de ces systèmes. Le projet a obtenu une subvention de deux ans de la Defense Advanced Research Projects Agency, dont le siège social est situé dans l’État de Virginie.
« Il s’agit d’un projet passionnant mais complexe. Rien de semblable n’a été tenté auparavant. L’équipe est multidisciplinaire et comprend des électrochimistes, des microbiologistes et des océanographes, et toutes les pièces du puzzle devraient être réunies pendant la phase de déploiement », a déclaré Ruggero Rossi, membre de l’équipe de la Johns Hopkins University et professeur adjoint au département de santé environnementale et d’ingénierie de cette institution.
Ruggero Rossi a déjà mis à l’échelle un dispositif permettant de convertir les déchets organiques en électricité, le système étant utilisé dans des stations d’épuration facilement accessibles et non au milieu de l’océan, sous 30 pieds d’eau de mer.
Selon ce dernier, le capteur amélioré se composera de trois parties : un filtre, semblable aux branchies des poissons, qui s’ouvre lors du déploiement pour collecter la biomasse de l’océan ; un fermenteur qui décompose la biomasse en acides organiques plus petits et facilement dégradables ; une pile à combustible microbienne dans laquelle ces acides seront transformés en électricité.
L’équipe de Ruggero Rossi dirigera la conception du réacteur de la pile à combustible, en optimisant les processus anodiques et cathodiques pour accroître l’efficacité et la production d’énergie. Idéalement, ces améliorations permettront à une pile à combustible microbienne améliorée de fournir 0,01 kW d’énergie, ce qui est suffisant pour charger un téléphone portable. Il s’agit d’une augmentation significative pour les systèmes de capteurs marins, en particulier dans les limites actuelles de poids et d’espace de la pile.
Une fois qu’un prototype sera prêt à être déployé, il sera placé avec précision pour que les tests soient efficaces : l’envoyer trop profondément le privera d’oxygène, et le garder trop peu profond le privera de biomasse. À cet effet, l’équipe prévoit déployer son premier prototype au large de Lewes, dans le Delaware.
« Nous n’avons que deux ans pour trouver une solution, ce qui est bien moins que les huit années consacrées à des projets antérieurs de récupération d’énergie à partir d’eaux usées. Nous n’avons pas non plus l’avantage de pouvoir nous appuyer sur des recherches publiées, car la conception de la cellule proposée n’a pas de précédent dans un projet de cette envergure », a-t-il déclaré.
Toutefois, il est optimiste quant à la contribution potentielle du projet à la technologie des énergies renouvelables. En effet, « la biomasse marine est suffisamment abondante pour augmenter le portefeuille de sources d’énergie, même si son potentiel de conversion des déchets en énergie peut être optimisé pour une application plus large. La portée de ce projet, s’il est couronné de succès, est aussi vaste que les océans eux-mêmes », a souligné Ruggero Rossi.
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