Ce système, qui contient des algues bleues et vertes, fait fonctionner un microprocesseur en continu pendant un an en utilisant uniquement la lumière ambiante et l’eau. Crédit : Paolo Bombelli
L’informatique alimentée par les algues
Les scientifiques ont utilisé une forme omniprésente d’algues bleu-vert pour faire fonctionner un microprocesseur en continu pendant un an – et plus – en utilisant uniquement la lumière ambiante et l’eau. Leur système a le potentiel d’être un moyen fiable et renouvelable d’alimenter de petits appareils électroniques.
Le système, dont la taille est comparable à celle d’une pile AA, contient un type d’algue non toxique appelée synchrone Il récupère naturellement l’énergie du soleil grâce à la photosynthèse. Le petit courant électrique qu’il génère interagit ensuite avec une électrode en aluminium et est utilisé pour alimenter un microprocesseur.
« Notre appareil photosynthétique ne fonctionne pas comme une batterie car il utilise constamment la lumière comme source d’énergie. » – Chris Howe
Le système est fait de matériaux ordinaires, peu coûteux et principalement recyclables. Cela signifie qu’il peut facilement être répété des centaines de milliers de fois pour alimenter un grand nombre de petits appareils dans le cadre de l’Internet des objets. Les chercheurs disent qu’il est susceptible d’être plus utile dans des situations hors réseau ou dans des endroits éloignés, où de petites quantités d’énergie électrique peuvent être les plus bénéfiques.
« La croissance de l’Internet des objets nécessite une quantité croissante d’énergie, et nous pensons que cela devrait provenir de systèmes capables de générer de l’énergie, plutôt que de la stocker comme des batteries », a déclaré le professeur Christopher Howe du département de biochimie de l’Université de Cambridge. Co-auteur principal de l’article.
Il a ajouté : « Notre appareil photosynthétique ne fonctionne pas comme une batterie car il utilise constamment la lumière comme source d’énergie. »
Dans l’expérience, l’appareil a été utilisé pour alimenter l’Arm Cortex M0+, un microprocesseur largement utilisé dans les appareils IoT. Fonctionnant dans un environnement domestique et des conditions semi-extérieures sous la lumière naturelle et les fluctuations de température associées, après six mois de production d’électricité continue, les résultats ont été soumis pour publication.
L’étude a été publiée dans la revue le 12 mai 2022 Sciences de l’énergie et de l’environnement.
Dr Paolo Bombelli du département de biochimie de l’Université de Cambridge, premier auteur de l’article.
Les algues n’ont pas besoin de se nourrir, car elles créent leur propre nourriture en réalisant la photosynthèse. Et bien que la photosynthèse nécessite de la lumière, l’appareil peut continuer à produire de l’énergie pendant les périodes d’obscurité. Les chercheurs pensent que cela est dû au fait que les algues transforment une partie de leur nourriture lorsqu’il n’y a pas de lumière, ce qui continue à générer un courant électrique.
L’Internet des objets est un réseau vaste et croissant d’appareils électroniques – chacun utilisant très peu d’énergie – qui collectent et partagent des données en temps réel sur Internet. Utilisant des puces informatiques et des réseaux sans fil à faible coût, plusieurs milliards d’appareils font partie de ce réseau – des montres intelligentes aux capteurs de température dans les centrales électriques. Ce nombre devrait atteindre mille milliards d’appareils d’ici 2035, nécessitant un grand nombre de sources d’alimentation portables.
Les chercheurs affirment qu’alimenter des billions d’appareils IoT avec des batteries lithium-ion ne serait pas pratique : ils auraient besoin de trois fois plus de lithium que ce qui est produit chaque année dans le monde. Les appareils photovoltaïques conventionnels sont fabriqués à partir de matériaux dangereux qui ont des effets néfastes sur l’environnement.
Le travail était une collaboration entre l’Université de Cambridge et Arm, une société leader dans la conception de microprocesseurs. Arm Research a développé la puce de test ultra-efficace Arm Cortex M0+, fabriqué la carte et préparé l’interface cloud de collecte de données présentée dans les expériences.
Référence : « Fonctionnement d’un microprocesseur par photosynthèse » par P. Bombelli, A. Savanth, A. Scarampi, S. J. L. Rowden, D. H. Green, A. Erbe, E. Årstøl, I. Jevremovic, M. F. Hohmann-Marriott, S. P. Trasatti, E Ozer et C.J. Howe, 12 mai 2022, disponible ici. Sciences de l’énergie et de l’environnement.
DOI : 10.1039 / D2EE00233G
La recherche a été financée par le National Center for Innovation in Biofilms.
