Schéma de la formation des générateurs d’électricité en bois. La partie gauche illustre l’absorption et la transpiration naturelles de l’eau par le bois et sa structure hiérarchique. À partir du bois natif, le traitement en une étape est montré, conduisant à un bois avec des réseaux nanofibrillés précipités dans la lumière et son abondance de groupes fonctionnels. Le capteur d’énergie hydrovoltaïque final est montré en fonctionnement. La flèche bleue correspond à l’absorption d’eau et la flèche rouge à son évaporation.
L’eau et le bois pourraient un jour suffire à fournir de l’énergie électrique à un ménage. À l’heure où l’énergie est un problème crucial pour plusieurs millions de personnes dans le monde, des scientifiques suédois ont réussi à produire de l’électricité à l’aide de ces deux ressources renouvelables.
La méthode rapportée par les chercheurs de l’Institut royal de technologie KTH se concentre sur ce qui se passe naturellement après que le bois soit placé dans l’eau et que l’eau s’évapore. La transpiration, un processus au cours duquel l’eau se déplace à travers une plante, se produit constamment dans la nature. Et il produit de petites quantités d’électricité, appelées bioélectricité.
Yuanyuan Li, professeur adjoint à la division des biocomposites du KTH, explique qu’avec un peu de nanoingénierie du bois – et un réglage du pH – il est désormais possible de produire de petites quantités d’électricité, qui sont prometteuses.
« Pour l’instant, nous pouvons faire fonctionner de petits appareils tels qu’une lampe LED ou une calculatrice », explique Yuanyuan Li. « Si nous voulions alimenter un ordinateur portable, nous aurions besoin d’environ un mètre carré de bois d’environ un centimètre d’épaisseur, et d’environ 2 litres d’eau. »
« Pour un ménage normal, nous aurions besoin de bien plus de matériaux et d’eau que cela, il faut donc poursuivre les recherches. »
En modifiant la composition nanométrique du bois, les chercheurs ont amélioré ses propriétés en termes de surface, de porosité (ou densité), de charge superficielle, de facilité de passage de l’eau à travers le matériau et de la solution aqueuse elle-même – autant de facteurs qui influencent la production d’électricité dans le bois.
« Nous avons comparé la structure poreuse du bois ordinaire avec le matériau que nous avons amélioré en termes de surface, de porosité, de charge superficielle et de transport de l’eau. Nos mesures ont montré une production d’électricité dix fois supérieure à celle du bois naturel », précise Yuanyuan Li.
Elle ajoute qu’en ajustant davantage la différence de pH entre le bois et l’eau, en raison d’un gradient de concentration ionique, on obtient un potentiel allant jusqu’à 1 volt et une puissance remarquable de 1,35 microwatts par centimètre carré.
Mme Li indique qu’à ce jour, le bois parvient à fournir une haute tension pendant environ 2 à 3 heures, avant de commencer à faiblir. Jusqu’à présent, le bois a réussi 10 cycles avec de l’eau, sans que les performances du matériau ne diminuent, dit-elle.
« Le grand avantage de cette technologie est que le bois peut facilement être utilisé à d’autres fins une fois qu’il est épuisé comme source d’énergie, comme le papier transparent, la mousse à base de bois et différents biocomposites. »
À l’extrême gauche, on voit du bois naturel. Les trois morceaux de bois à droite ont subi différents types de traitement qui donnent une plus grande surface et des pores plus petits, ce qui permet un transport rapide de l’eau à travers le matériau.
https://www.kth.se/en/om/nyheter/centrala-nyheter/forskarna-framstaller-el-ur-tra-1.1209584
