Si la nature est toujours très utile dans la production d’énergie, elle est aussi et surtout une source d’inspiration inépuisable pour l’homme.
C’est encore le cas aujourd’hui au Japon où des chercheurs de l’Institut de recherche biologique Riken d’Osaka tentent de produire du courant en imitant le fonctionnement de l’organe électrique d’une raie torpille.
Percer le secret de la raie torpille
La torpille, ou raie électrique, est un poisson cartilagineux vivant près du sol, et qui a la capacité de produire de l’électricité comme moyen de défense ou de prédation. L’espèce la plus grande, la torpille noire, peut peser jusqu’à 90 kilos (kg) et délivrer des chocs électriques de 60 à 230 volts (V) en dépassant les 30 ampères (A). Une spécifié unique au monde qui motive aujourd’hui les chercheurs japonais de l’Institut Riken dans un projet aussi fou qu’ambitieux : imiter le poisson torpille pour concevoir les générateurs électriques de demain.
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Pour cela, ces scientifiques se sont intéressés au fonctionnement de l’organe électrique qui produit le courant. Cet organe, constitué de cellules dérivées de myocyte nommées électroplaques ou électrocyte, permet à la raie de produire un potentiel électrochimique de membrane du même type que celui produit par toute cellule, mais amplifié ici par la grande concentration de canaux ioniques. L’organe électrique agit ainsi comme une batterie qui peut décharger des chocs électriques sous formes d’impulsions.
« En stimulant physiquement une torpille vivante, nous avons détecté en retour une tension de crête de 19 V et un courant de 8 A en moins de 10 millisecondes. Grâce à cette impulsion, nous avons pu stocker suffisamment d’électricité pour allumer une lumière LED ou conduire une voiture télécommandée », explique Yo Tanaka, co-auteur de l’étude détaillée sur Phys.org.
Stimuler l’ATP, une molécule pleine d’énergie
Le scientifiques japonais ont constaté par la suite que l’animal transformait une énergie chimique stockée sous forme d’ATP (adénosine triphosphate) en énergie électrique, le tout sous le contrôle du système nerveux. En prélevant cet organe, et en le stimulant chimiquement via l’injection d’un neurotransmetteur (ici l’acétylcholine), les membres de l’équipe de recherche sont parvenus à lui faire décharger son électricité. Ils ont ainsi obtenu jusqu’à 1,5 V pour 0,64 mA de courant continu pendant plus d’une minute.
« En augmentant le nombre de seringues, nous avons atteint une tension de crête de 1,5 V et un courant de 0.64 mA. En outre, nous avons constaté qu’il était possible de répéter la production d’énergie et de garder l’organe fonctionnel jusqu’à un jour », poursuit le professeur Tanaka. Mieux encore, ces chercheurs seraient parvenus à stocker une tension de 1,5 V pour une intensité de 0,25 mA en régulant de manière adaptée l’injection du neurotransmetteur comme peut le faire le système nerveux de la torpille.
Une tension très faible certes (juste de quoi faire briller une diode), mais qui ne remet pas en cause l’intérêt des chercheurs d’Osaka pour cette technologie propre et durable. Ces derniers espèrent en effet développer dans l’avenir des générateurs de haute efficacité fonctionnant à base d’ATP et capables de reproduire artificiellement le procédé de la raie torpille.