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Reach Cover Spring 2018

Reach est la revue du CIFAR. Reach met en vedette nos chercheurs et leurs percées par l’entremise d’articles de fonds, d’entrevues et d’illustrations. Reach est réalisée par le service des communications du CIFAR en collaboration avec des rédacteurs, des graphistes, des illustrateurs et des photographes pigistes.


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2019

  • Reach
  • Énergie solaire bio-inspirée

Plein soleil

par Kurt Kleiner
avr. 1 / 15

Here Comes the Sun

La terre baigne dans un courant d’énergie solaire constant.


Cette énergie est responsable du mouvement de masses d’air et d’eau gigantesques dans des systèmes météorologiques et des courants océaniques, et permet la subsistance (directement ou indirectement) de toute la vie sur la planète. Elle est si abondante que la lumière solaire qui frappe la Terre en une heure renferme plus d’énergie que ce que les humains utilisent en une année.

Malgré la quantité d’énergie qui nous tombe du ciel, la société humaine tire son électricité avant tout de la combustion de combustibles fossiles qui entraînent des dommages immédiats à l’environnement et des changements climatiques à long terme dangereux à l’échelle planétaire. Bien que nous ayons réalisé des progrès pour capter l’énergie solaire, celle-ci ne représente encore que moins d’un pour cent de la consommation énergétique mondiale.

Ted Sargent croit que cela peut changer.

« La nature a déjà résolu le problème avec la photosynthèse », dit Sargent. « Les arbres, les plantes et les bactéries photosynthétiques sont d’une abondance folle. Ils se construisent à l’aide de l’énergie solaire. Ils se réparent à l’aide de l’énergie solaire. Et ils captent environ dix fois plus d’énergie par photosynthèse que ce que consomme l’humanité. »

Sargent est un ingénieur électricien qui étudie la photovoltaïque à l’Université de Toronto. Il est à la barre d’un nouveau programme intitulé Énergie solaire bioinspirée qui entre en phase de démarrage à l’ICRA. Le programme réunira spécialistes de la biologie végétale, physiciens, chimistes, spécialistes des matériaux et ingénieurs qui appliqueront les leçons de la biologie à la technologie de l’énergie solaire. L’objectif est de créer une technologie qui nous permettra de produire suffisamment d’énergie propre, peu coûteuse et carboneutre pour alimenter la croissance économique sans endommager l’environnement.

« La création de technologies énergétiques durables – comme les piles solaires et les stratégies pour produire de l’énergie à partir du Soleil et l’entreposer sous la forme de carburant – est un objectif extrêmement important. Cela fait des décennies que les gens travaillent à ces problèmes. Il y a eu des progrès, mais nous avons encore besoin d’une percée. Nous devons comprendre comment capter l’énergie solaire à une échelle gigantesque », dit Sargent.

« Ce groupe au sein de l’ICRA cherche à réunir ces deux communautés – la communauté de la photosynthèse et la communauté de l’exploitation solaire – et à faire en sorte qu’elles apprennent l’une de l’autre et réalisent des percées grâce à ces apprentissages. »

Une question d’échelle

Aujourd’hui, la population humaine qui monte à 7,1 milliards de personnes consomme 15 térawatts (trillions de watts) d’énergie chaque année. En 2050, on prévoit le doublement de ce chiffre à 30 térawatts en raison de la croissance de la population à 9,6 milliards d’habitants et de l’augmentation du niveau de vie. Aujourd’hui, 85 pour cent de notre production énergétique provient des combustibles fossiles.

Les scientifiques s’entendent largement pour dire que l’utilisation des combustibles fossiles est en train de changer notre climat. En outre, il est évident que la demande énergétique ira croissant. D’une façon ou d’une autre, nous devrons développer d’autres sources énergétiques. Heureusement, nous sommes entourés de plus d’énergie solaire qu’il n’en faut pour combler nos besoins. En moyenne, 100 000 térawatts d’énergie atteignent la surface de la Terre. Une simple fraction de cette quantité suffirait à répondre à nos besoins – si nous pouvions l’exploiter.

La quasi-totalité de l’énergie solaire que nous utilisons aujourd’hui est captée par des panneaux solaires faits de semi-conducteurs de silicium, le même matériau utilisé dans les puces informatiques. Quand des photons frappent un panneau de silicium, ils délogent des électrons qui circulent alors dans un courant électrique que l’on peut exploiter pour produire de l’électricité. Les piles solaires sont raisonnablement efficaces, les meilleures d’entre elles convertissant environ 25 pour cent de la lumière solaire qui les frappe en énergie.

Mais les piles solaires ont des inconvénients. Malgré des avancées extraordinaires au cours des dernières décennies, leur fabrication et leur installation sont encore relativement coûteuses, elles se dégradent avec le temps et produisent de l’énergie seulement quand le Soleil brille. On se rend alors compte qu’il y a beaucoup de place à l’amélioration.

« On a fait des progrès considérables en ce qui concerne le silicium – à tel point qu’il commence à s’approcher de sa limite fondamentale. La prochaine génération de technologie solaire devra être plus efficace. Nous avons encore besoin d’une percée. Nous devons comprendre comment capter l’énergie solaire à une échelle gigantesque », explique Sargent.

Heureusement, la nature réfléchit au problème depuis environ 3,4 milliards d’années, moment où les organismes unicellulaires ont commencé à exploiter l’énergie du Soleil. Aujourd’hui, la Terre est couverte (et les océans en sont pleins) de plantes, d’algues et de bactéries photosynthétiques qui captent la lumière solaire avec une grande efficacité.

« La biologie est une machine bien plus sophistiquée que les appareils que nous fabriquons », dit Gregory Scholes, chimiste à l’Université de Princeton et membre du programme. « La biologie a des boucles de rétroaction et de contrôle qui déterminent comment changer la machinerie photosynthétique pour optimiser son fonctionnement à chaque instant. Nous pouvons nous inspirer de la biologie pour réfléchir différemment à nos modes de fabrication. »

Même si vous n’êtes pas biologiste, vous vous souvenez probablement des principes fondamentaux de la photosynthèse que l’on vous a inculqués à l’école secondaire. Les organismes photosynthétiques utilisent l’énergie solaire pour transformer le dioxyde de carbone et l’eau en glucose et en oxygène. Mais cachée au cœur de cette description simple, se trouve une série de réactions chimiques et physiques incroyablement complexes et étroitement coordonnées conçues pour compléter le processus aussi efficacement que possible.

Exploiter la lumière

Les chercheurs s’intéressent tout particulièrement à la façon dont la photosynthèse a optimisé l’exploitation de la lumière, en captant l’énergie des photons et en la convertissant en une énergie qui peut faire un travail utile. « Les plantes et les algues sont étonnamment efficaces pour exploiter la lumière. Elles font les choses à la perfection », dit Scholes.

Au cœur de la photosynthèse chez les plantes vertes et les algues entre en jeu la chlorophylle. Des molécules de chlorophylle absorbent l’énergie des photons et la convertissent en énergie électronique qui peut être utilisée pour synthétiser des sucres.

L’optimisation du processus se fait, entre autres, par l’organisation de certaines des molécules de chlorophylle en réseaux d’antennes. Des centaines de ces antennes travaillent ensemble pour capter les photons et envoyer l’énergie à un centre réactionnel où a lieu la conversion chimique.

Les antennes rehaussent la section efficace du centre réactionnel et augmentent son habileté à exploiter la lumière d’un facteur 100. Elles sont particulièrement importantes pour permettre aux organismes de se développer en conditions de faible luminosité – par exemple, sous le couvert formé par de plus grosses plantes ou dans les profondeurs de l’océan.

Biologie quantique

La nature semble même avoir exploité des effets quantiques pour accroître l’efficacité de la photosynthèse. En des termes non quantiques, on imagine habituellement que l’énergie des photons est transmise en des « sauts » discrets – l’énergie du photon capté fait passer un électron à un état excité, et cet état excité est transmis le long d’une chaîne de molécules jusqu’au centre réactionnel. L’efficacité du processus dépend partiellement de la longueur d’onde de l’énergie transmise et de la finesse de l’ajustement de chaque molécule pour accepter cette longueur d’onde.

Les chercheurs croient maintenant que le réseau moléculaire fait appel à un effet quantique appelé superposition. Quand l’énergie de l’électron est en superposition, c’est tout comme s’il y avait plusieurs longueurs d’onde à la fois. Le réseau « choisit » la longueur d’onde qui sera transférée le plus efficacement et l’énergie ensuite « s’effondre » jusqu’à cette longueur d’onde spécifique. Cet effet quantique pourrait contribuer à expliquer la vitesse incroyable et l’efficacité du transfert d’énergie qu’effectue la chlorophylle.

Carburant solaire

Les réseaux d’antennes et les effets quantiques ne sont que deux des nombreux éléments qui pourraient peut-être aider les chercheurs à concevoir de meilleures techniques d’exploitation de la lumière. Mais il y a un autre problème à surmonter : comment entreposer l’énergie pour un usage ultérieur?

« L’entreposage est vraiment fondamental », dit Sargent. « Le fait que le Soleil ne brille que huit à douze heures par jour ne peut être résolu qu’en absorbant l’énergie, en trouvant le moyen de l’entreposer et en l’utilisant d’ici le lendemain. »

Solar Panels
Le coût des piles solaires traditionnelles baisse et leur efficacité augmente. Mais il nous faut encore de meilleures technologies. (Photo: Michael Nukular)

Les batteries sont une possibilité, mais même les meilleures sont relativement encombrantes et coûteuses, dit Curtis Berlinguette, chimiste à l’Université de la Colombie-Britannique et membre du programme. « Le carburant solaire est vraiment essentiel. »

Un carburant solaire prend l’énergie du Soleil et l’entrepose sous une forme chimique qui peut être reconvertie ultérieurement en électricité ou en une autre forme d’énergie.

Une des façons de faire est d’utiliser l’électricité solaire pour séparer l’eau en hydrogène et en oxygène qui sont entreposés séparément. Plus tard, à l’aide d’une pile solaire, l’oxygène et l’hydrogène sont recombinés pour faire de l’eau et cette réaction libère des électrons qui peuvent être captés dans un courant électrique. Un système utilisant environ quatre litres d’eau, de la taille d’un frigo à bière, pourrait alimenter un ménage typique.

L’un des problèmes actuels est que la séparation de l’eau en oxygène et en hydrogène requiert des catalyseurs composés de matériaux rares et coûteux.

Berlinguette s’intéresse entre autres à la conception de meilleurs catalyseurs. Avec son collègue Simon Trudel, il a mis au point un processus qui permet la fabrication de catalyseurs efficaces à partir d’oxydes métalliques mixtes réguliers – essentiellement de la rouille – qui sont aussi bons que des catalyseurs dont la fabrication est 1000 fois plus coûteuse.

Berlinguette et d’autres s’intéressent aussi à des méthodes qui passeraient outre la conversion en électricité, et convertiraient plutôt l’énergie d’électrons excités directement en carburant – un processus analogue à celui des feuilles qui transforme les photons en sucres. Un système du genre serait plus rentable que d’avoir à concevoir et à fabriquer des appareils distincts pour la production d’électricité et la création d’hydrogène.

Couches souples

Toutes ces leçons seront probablement utiles dans la conception de nouvelles générations de photovoltaïques en « couches minces ». Contrairement aux piles solaires de silicium que nous connaissons le mieux, les technologies en couches minces ressemblent souvent davantage à des feuilles de plastique souples à appliquer sur du verre ou d’autres surfaces dures.

« C’est dans le contexte de ces matériaux que nous avons beaucoup à apprendre de la nature », dit Sargent. « La nature a de toute évidence maîtrisé l’utilisation des matériaux organiques disponibles pour l’absorption solaire et pour la transmission de l’énergie dans l’appareil photosynthétique. »

Bien qu’il existe beaucoup de technologies en couches minces différentes, l’une des plus emballantes est la pile solaire sensibilisée par les colorants, mise au point par Michael Grätzel, professeur à l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne et conseiller au sein du programme. Cette technologie en couches minces utilise une molécule de colorant qui capte et transfère l’énergie du photon un peu comme la chlorophylle capte l’énergie dans une feuille. La technologie est mince, souple, éventuellement peu coûteuse; elle pourrait sous peu produire de l’électricité à un prix aussi bas que les combustibles fossiles actuels.

Mieux que la nature

Une fois pleinement développées, de meilleures technologies d’exploitation solaire et d’entreposage de carburant pourraient changer le monde. Des couches minces appliquées sur des surfaces existantes pourraient permettre une exploitation solaire considérablement accrue. Des parcs solaires auraient la capacité d’entreposer des carburants pendant le jour et de les transférer au réseau la nuit. Les maisons et les édifices pourraient devenir largement autosuffisants en matière énergétique. Les pays en voie de développement pourraient passer outre la phase des centrales et des réseaux électriques massifs, et trouver plutôt des solutions énergétiques propres et locales.

Le programme Énergie solaire bioinspirée a vu le jour grâce à l’Appel à idées mondial de l’ICRA, lancé en avril 2013. L’appel a sollicité des propositions qui posaient des questions fondamentales et suffisamment audacieuses, ambitieuses et complexes pour nécessiter une collaboration soutenue au sein d’un réseau exceptionnel de chercheurs interdisciplinaires. Des 260 propositions initiales, l’ICRA en a retenu quatre (voir l’encadré sur la page opposée pour un résumé des trois autres programmes).

Leaf
Grâce à l’évolution, la nature a optimisé la capacité d’exploitation de la lumière de la photosynthèse. Elle semble même faire appel à des effets quantiques pour ajuster finement le transfert d’énergie le long de la chaîne de transport des électrons. Photo: Michael Nukular

Le programme Énergie solaire bioinspirée est maintenant en phase de démarrage. Un conseil consultatif est maintenant en poste et les membres tiendront leur première rencontre plus tard cette année. Des analyses sont en cours pour voir comment l’équipe interagira avec les parties prenantes clés de l’industrie.

Le programme de l’ICRA mènera à des percées sur des questions scientifiques et technologiques spécifiques et créera aussi une nouvelle façon de penser et d’échanger qui permettra aux chercheurs issus de domaines extrêmement différents d’entretenir des collaborations significatives. Grâce à son expérience dans la mise sur pied de réseaux multidisciplinaires mondiaux, l’ICRA est très bien placé pour créer ce nouveau programme. Et par l’entremise de partenariats avec l’industrie, le programme pourra influencer directement l’orientation des nouvelles technologies solaires.

« Le point d’aboutissement ultime du programme sera d’utiliser les principes de la nature pour créer des systèmes plus efficaces, rentables, robustes, durables et autoréparateurs à une échelle massive pour la capture et l’entreposage de l’énergie », dit Sargent.

« Ce programme offre la possibilité d’améliorer considérablement la capacité de nos processus de capture d’énergie d’origine humaine : de s’approcher d’abord de l’efficacité de la nature et ensuite de la dépasser. Même la nature a du chemin à faire relativement à ce qui est possible dans une perspective thermodynamique », ajoute-t-il.

« À l’aide de ce que nous apprendra la nature, nous pourrons améliorer l’énergie solaire produite par l’humain. La technologie sera plus robuste, durable et autoréparatrice. »

« Il ne s’agit pas ici d’émuler la nature. Nous croyons en fait pouvoir faire mieux. »

Printemps 2018

  • Reach
  • Énergie solaire bio-inspirée

Plein soleil

par Kurt Kleiner
avr. 1 / 15

Here Comes the Sun

La terre baigne dans un courant d’énergie solaire constant.


Cette énergie est responsable du mouvement de masses d’air et d’eau gigantesques dans des systèmes météorologiques et des courants océaniques, et permet la subsistance (directement ou indirectement) de toute la vie sur la planète. Elle est si abondante que la lumière solaire qui frappe la Terre en une heure renferme plus d’énergie que ce que les humains utilisent en une année.

Malgré la quantité d’énergie qui nous tombe du ciel, la société humaine tire son électricité avant tout de la combustion de combustibles fossiles qui entraînent des dommages immédiats à l’environnement et des changements climatiques à long terme dangereux à l’échelle planétaire. Bien que nous ayons réalisé des progrès pour capter l’énergie solaire, celle-ci ne représente encore que moins d’un pour cent de la consommation énergétique mondiale.

Ted Sargent croit que cela peut changer.

« La nature a déjà résolu le problème avec la photosynthèse », dit Sargent. « Les arbres, les plantes et les bactéries photosynthétiques sont d’une abondance folle. Ils se construisent à l’aide de l’énergie solaire. Ils se réparent à l’aide de l’énergie solaire. Et ils captent environ dix fois plus d’énergie par photosynthèse que ce que consomme l’humanité. »

Sargent est un ingénieur électricien qui étudie la photovoltaïque à l’Université de Toronto. Il est à la barre d’un nouveau programme intitulé Énergie solaire bioinspirée qui entre en phase de démarrage à l’ICRA. Le programme réunira spécialistes de la biologie végétale, physiciens, chimistes, spécialistes des matériaux et ingénieurs qui appliqueront les leçons de la biologie à la technologie de l’énergie solaire. L’objectif est de créer une technologie qui nous permettra de produire suffisamment d’énergie propre, peu coûteuse et carboneutre pour alimenter la croissance économique sans endommager l’environnement.

« La création de technologies énergétiques durables – comme les piles solaires et les stratégies pour produire de l’énergie à partir du Soleil et l’entreposer sous la forme de carburant – est un objectif extrêmement important. Cela fait des décennies que les gens travaillent à ces problèmes. Il y a eu des progrès, mais nous avons encore besoin d’une percée. Nous devons comprendre comment capter l’énergie solaire à une échelle gigantesque », dit Sargent.

« Ce groupe au sein de l’ICRA cherche à réunir ces deux communautés – la communauté de la photosynthèse et la communauté de l’exploitation solaire – et à faire en sorte qu’elles apprennent l’une de l’autre et réalisent des percées grâce à ces apprentissages. »

Une question d’échelle

Aujourd’hui, la population humaine qui monte à 7,1 milliards de personnes consomme 15 térawatts (trillions de watts) d’énergie chaque année. En 2050, on prévoit le doublement de ce chiffre à 30 térawatts en raison de la croissance de la population à 9,6 milliards d’habitants et de l’augmentation du niveau de vie. Aujourd’hui, 85 pour cent de notre production énergétique provient des combustibles fossiles.

Les scientifiques s’entendent largement pour dire que l’utilisation des combustibles fossiles est en train de changer notre climat. En outre, il est évident que la demande énergétique ira croissant. D’une façon ou d’une autre, nous devrons développer d’autres sources énergétiques. Heureusement, nous sommes entourés de plus d’énergie solaire qu’il n’en faut pour combler nos besoins. En moyenne, 100 000 térawatts d’énergie atteignent la surface de la Terre. Une simple fraction de cette quantité suffirait à répondre à nos besoins – si nous pouvions l’exploiter.

La quasi-totalité de l’énergie solaire que nous utilisons aujourd’hui est captée par des panneaux solaires faits de semi-conducteurs de silicium, le même matériau utilisé dans les puces informatiques. Quand des photons frappent un panneau de silicium, ils délogent des électrons qui circulent alors dans un courant électrique que l’on peut exploiter pour produire de l’électricité. Les piles solaires sont raisonnablement efficaces, les meilleures d’entre elles convertissant environ 25 pour cent de la lumière solaire qui les frappe en énergie.

Mais les piles solaires ont des inconvénients. Malgré des avancées extraordinaires au cours des dernières décennies, leur fabrication et leur installation sont encore relativement coûteuses, elles se dégradent avec le temps et produisent de l’énergie seulement quand le Soleil brille. On se rend alors compte qu’il y a beaucoup de place à l’amélioration.

« On a fait des progrès considérables en ce qui concerne le silicium – à tel point qu’il commence à s’approcher de sa limite fondamentale. La prochaine génération de technologie solaire devra être plus efficace. Nous avons encore besoin d’une percée. Nous devons comprendre comment capter l’énergie solaire à une échelle gigantesque », explique Sargent.

Heureusement, la nature réfléchit au problème depuis environ 3,4 milliards d’années, moment où les organismes unicellulaires ont commencé à exploiter l’énergie du Soleil. Aujourd’hui, la Terre est couverte (et les océans en sont pleins) de plantes, d’algues et de bactéries photosynthétiques qui captent la lumière solaire avec une grande efficacité.

« La biologie est une machine bien plus sophistiquée que les appareils que nous fabriquons », dit Gregory Scholes, chimiste à l’Université de Princeton et membre du programme. « La biologie a des boucles de rétroaction et de contrôle qui déterminent comment changer la machinerie photosynthétique pour optimiser son fonctionnement à chaque instant. Nous pouvons nous inspirer de la biologie pour réfléchir différemment à nos modes de fabrication. »

Même si vous n’êtes pas biologiste, vous vous souvenez probablement des principes fondamentaux de la photosynthèse que l’on vous a inculqués à l’école secondaire. Les organismes photosynthétiques utilisent l’énergie solaire pour transformer le dioxyde de carbone et l’eau en glucose et en oxygène. Mais cachée au cœur de cette description simple, se trouve une série de réactions chimiques et physiques incroyablement complexes et étroitement coordonnées conçues pour compléter le processus aussi efficacement que possible.

Exploiter la lumière

Les chercheurs s’intéressent tout particulièrement à la façon dont la photosynthèse a optimisé l’exploitation de la lumière, en captant l’énergie des photons et en la convertissant en une énergie qui peut faire un travail utile. « Les plantes et les algues sont étonnamment efficaces pour exploiter la lumière. Elles font les choses à la perfection », dit Scholes.

Au cœur de la photosynthèse chez les plantes vertes et les algues entre en jeu la chlorophylle. Des molécules de chlorophylle absorbent l’énergie des photons et la convertissent en énergie électronique qui peut être utilisée pour synthétiser des sucres.

L’optimisation du processus se fait, entre autres, par l’organisation de certaines des molécules de chlorophylle en réseaux d’antennes. Des centaines de ces antennes travaillent ensemble pour capter les photons et envoyer l’énergie à un centre réactionnel où a lieu la conversion chimique.

Les antennes rehaussent la section efficace du centre réactionnel et augmentent son habileté à exploiter la lumière d’un facteur 100. Elles sont particulièrement importantes pour permettre aux organismes de se développer en conditions de faible luminosité – par exemple, sous le couvert formé par de plus grosses plantes ou dans les profondeurs de l’océan.

Biologie quantique

La nature semble même avoir exploité des effets quantiques pour accroître l’efficacité de la photosynthèse. En des termes non quantiques, on imagine habituellement que l’énergie des photons est transmise en des « sauts » discrets – l’énergie du photon capté fait passer un électron à un état excité, et cet état excité est transmis le long d’une chaîne de molécules jusqu’au centre réactionnel. L’efficacité du processus dépend partiellement de la longueur d’onde de l’énergie transmise et de la finesse de l’ajustement de chaque molécule pour accepter cette longueur d’onde.

Les chercheurs croient maintenant que le réseau moléculaire fait appel à un effet quantique appelé superposition. Quand l’énergie de l’électron est en superposition, c’est tout comme s’il y avait plusieurs longueurs d’onde à la fois. Le réseau « choisit » la longueur d’onde qui sera transférée le plus efficacement et l’énergie ensuite « s’effondre » jusqu’à cette longueur d’onde spécifique. Cet effet quantique pourrait contribuer à expliquer la vitesse incroyable et l’efficacité du transfert d’énergie qu’effectue la chlorophylle.

Carburant solaire

Les réseaux d’antennes et les effets quantiques ne sont que deux des nombreux éléments qui pourraient peut-être aider les chercheurs à concevoir de meilleures techniques d’exploitation de la lumière. Mais il y a un autre problème à surmonter : comment entreposer l’énergie pour un usage ultérieur?

« L’entreposage est vraiment fondamental », dit Sargent. « Le fait que le Soleil ne brille que huit à douze heures par jour ne peut être résolu qu’en absorbant l’énergie, en trouvant le moyen de l’entreposer et en l’utilisant d’ici le lendemain. »

Solar Panels
Le coût des piles solaires traditionnelles baisse et leur efficacité augmente. Mais il nous faut encore de meilleures technologies. (Photo: Michael Nukular)

Les batteries sont une possibilité, mais même les meilleures sont relativement encombrantes et coûteuses, dit Curtis Berlinguette, chimiste à l’Université de la Colombie-Britannique et membre du programme. « Le carburant solaire est vraiment essentiel. »

Un carburant solaire prend l’énergie du Soleil et l’entrepose sous une forme chimique qui peut être reconvertie ultérieurement en électricité ou en une autre forme d’énergie.

Une des façons de faire est d’utiliser l’électricité solaire pour séparer l’eau en hydrogène et en oxygène qui sont entreposés séparément. Plus tard, à l’aide d’une pile solaire, l’oxygène et l’hydrogène sont recombinés pour faire de l’eau et cette réaction libère des électrons qui peuvent être captés dans un courant électrique. Un système utilisant environ quatre litres d’eau, de la taille d’un frigo à bière, pourrait alimenter un ménage typique.

L’un des problèmes actuels est que la séparation de l’eau en oxygène et en hydrogène requiert des catalyseurs composés de matériaux rares et coûteux.

Berlinguette s’intéresse entre autres à la conception de meilleurs catalyseurs. Avec son collègue Simon Trudel, il a mis au point un processus qui permet la fabrication de catalyseurs efficaces à partir d’oxydes métalliques mixtes réguliers – essentiellement de la rouille – qui sont aussi bons que des catalyseurs dont la fabrication est 1000 fois plus coûteuse.

Berlinguette et d’autres s’intéressent aussi à des méthodes qui passeraient outre la conversion en électricité, et convertiraient plutôt l’énergie d’électrons excités directement en carburant – un processus analogue à celui des feuilles qui transforme les photons en sucres. Un système du genre serait plus rentable que d’avoir à concevoir et à fabriquer des appareils distincts pour la production d’électricité et la création d’hydrogène.

Couches souples

Toutes ces leçons seront probablement utiles dans la conception de nouvelles générations de photovoltaïques en « couches minces ». Contrairement aux piles solaires de silicium que nous connaissons le mieux, les technologies en couches minces ressemblent souvent davantage à des feuilles de plastique souples à appliquer sur du verre ou d’autres surfaces dures.

« C’est dans le contexte de ces matériaux que nous avons beaucoup à apprendre de la nature », dit Sargent. « La nature a de toute évidence maîtrisé l’utilisation des matériaux organiques disponibles pour l’absorption solaire et pour la transmission de l’énergie dans l’appareil photosynthétique. »

Bien qu’il existe beaucoup de technologies en couches minces différentes, l’une des plus emballantes est la pile solaire sensibilisée par les colorants, mise au point par Michael Grätzel, professeur à l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne et conseiller au sein du programme. Cette technologie en couches minces utilise une molécule de colorant qui capte et transfère l’énergie du photon un peu comme la chlorophylle capte l’énergie dans une feuille. La technologie est mince, souple, éventuellement peu coûteuse; elle pourrait sous peu produire de l’électricité à un prix aussi bas que les combustibles fossiles actuels.

Mieux que la nature

Une fois pleinement développées, de meilleures technologies d’exploitation solaire et d’entreposage de carburant pourraient changer le monde. Des couches minces appliquées sur des surfaces existantes pourraient permettre une exploitation solaire considérablement accrue. Des parcs solaires auraient la capacité d’entreposer des carburants pendant le jour et de les transférer au réseau la nuit. Les maisons et les édifices pourraient devenir largement autosuffisants en matière énergétique. Les pays en voie de développement pourraient passer outre la phase des centrales et des réseaux électriques massifs, et trouver plutôt des solutions énergétiques propres et locales.

Le programme Énergie solaire bioinspirée a vu le jour grâce à l’Appel à idées mondial de l’ICRA, lancé en avril 2013. L’appel a sollicité des propositions qui posaient des questions fondamentales et suffisamment audacieuses, ambitieuses et complexes pour nécessiter une collaboration soutenue au sein d’un réseau exceptionnel de chercheurs interdisciplinaires. Des 260 propositions initiales, l’ICRA en a retenu quatre (voir l’encadré sur la page opposée pour un résumé des trois autres programmes).

Leaf
Grâce à l’évolution, la nature a optimisé la capacité d’exploitation de la lumière de la photosynthèse. Elle semble même faire appel à des effets quantiques pour ajuster finement le transfert d’énergie le long de la chaîne de transport des électrons. Photo: Michael Nukular

Le programme Énergie solaire bioinspirée est maintenant en phase de démarrage. Un conseil consultatif est maintenant en poste et les membres tiendront leur première rencontre plus tard cette année. Des analyses sont en cours pour voir comment l’équipe interagira avec les parties prenantes clés de l’industrie.

Le programme de l’ICRA mènera à des percées sur des questions scientifiques et technologiques spécifiques et créera aussi une nouvelle façon de penser et d’échanger qui permettra aux chercheurs issus de domaines extrêmement différents d’entretenir des collaborations significatives. Grâce à son expérience dans la mise sur pied de réseaux multidisciplinaires mondiaux, l’ICRA est très bien placé pour créer ce nouveau programme. Et par l’entremise de partenariats avec l’industrie, le programme pourra influencer directement l’orientation des nouvelles technologies solaires.

« Le point d’aboutissement ultime du programme sera d’utiliser les principes de la nature pour créer des systèmes plus efficaces, rentables, robustes, durables et autoréparateurs à une échelle massive pour la capture et l’entreposage de l’énergie », dit Sargent.

« Ce programme offre la possibilité d’améliorer considérablement la capacité de nos processus de capture d’énergie d’origine humaine : de s’approcher d’abord de l’efficacité de la nature et ensuite de la dépasser. Même la nature a du chemin à faire relativement à ce qui est possible dans une perspective thermodynamique », ajoute-t-il.

« À l’aide de ce que nous apprendra la nature, nous pourrons améliorer l’énergie solaire produite par l’humain. La technologie sera plus robuste, durable et autoréparatrice. »

« Il ne s’agit pas ici d’émuler la nature. Nous croyons en fait pouvoir faire mieux. »

Printemps 2017

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  • Énergie solaire bio-inspirée

Plein soleil

par Kurt Kleiner
avr. 1 / 15

Here Comes the Sun

La terre baigne dans un courant d’énergie solaire constant.


Cette énergie est responsable du mouvement de masses d’air et d’eau gigantesques dans des systèmes météorologiques et des courants océaniques, et permet la subsistance (directement ou indirectement) de toute la vie sur la planète. Elle est si abondante que la lumière solaire qui frappe la Terre en une heure renferme plus d’énergie que ce que les humains utilisent en une année.

Malgré la quantité d’énergie qui nous tombe du ciel, la société humaine tire son électricité avant tout de la combustion de combustibles fossiles qui entraînent des dommages immédiats à l’environnement et des changements climatiques à long terme dangereux à l’échelle planétaire. Bien que nous ayons réalisé des progrès pour capter l’énergie solaire, celle-ci ne représente encore que moins d’un pour cent de la consommation énergétique mondiale.

Ted Sargent croit que cela peut changer.

« La nature a déjà résolu le problème avec la photosynthèse », dit Sargent. « Les arbres, les plantes et les bactéries photosynthétiques sont d’une abondance folle. Ils se construisent à l’aide de l’énergie solaire. Ils se réparent à l’aide de l’énergie solaire. Et ils captent environ dix fois plus d’énergie par photosynthèse que ce que consomme l’humanité. »

Sargent est un ingénieur électricien qui étudie la photovoltaïque à l’Université de Toronto. Il est à la barre d’un nouveau programme intitulé Énergie solaire bioinspirée qui entre en phase de démarrage à l’ICRA. Le programme réunira spécialistes de la biologie végétale, physiciens, chimistes, spécialistes des matériaux et ingénieurs qui appliqueront les leçons de la biologie à la technologie de l’énergie solaire. L’objectif est de créer une technologie qui nous permettra de produire suffisamment d’énergie propre, peu coûteuse et carboneutre pour alimenter la croissance économique sans endommager l’environnement.

« La création de technologies énergétiques durables – comme les piles solaires et les stratégies pour produire de l’énergie à partir du Soleil et l’entreposer sous la forme de carburant – est un objectif extrêmement important. Cela fait des décennies que les gens travaillent à ces problèmes. Il y a eu des progrès, mais nous avons encore besoin d’une percée. Nous devons comprendre comment capter l’énergie solaire à une échelle gigantesque », dit Sargent.

« Ce groupe au sein de l’ICRA cherche à réunir ces deux communautés – la communauté de la photosynthèse et la communauté de l’exploitation solaire – et à faire en sorte qu’elles apprennent l’une de l’autre et réalisent des percées grâce à ces apprentissages. »

Une question d’échelle

Aujourd’hui, la population humaine qui monte à 7,1 milliards de personnes consomme 15 térawatts (trillions de watts) d’énergie chaque année. En 2050, on prévoit le doublement de ce chiffre à 30 térawatts en raison de la croissance de la population à 9,6 milliards d’habitants et de l’augmentation du niveau de vie. Aujourd’hui, 85 pour cent de notre production énergétique provient des combustibles fossiles.

Les scientifiques s’entendent largement pour dire que l’utilisation des combustibles fossiles est en train de changer notre climat. En outre, il est évident que la demande énergétique ira croissant. D’une façon ou d’une autre, nous devrons développer d’autres sources énergétiques. Heureusement, nous sommes entourés de plus d’énergie solaire qu’il n’en faut pour combler nos besoins. En moyenne, 100 000 térawatts d’énergie atteignent la surface de la Terre. Une simple fraction de cette quantité suffirait à répondre à nos besoins – si nous pouvions l’exploiter.

La quasi-totalité de l’énergie solaire que nous utilisons aujourd’hui est captée par des panneaux solaires faits de semi-conducteurs de silicium, le même matériau utilisé dans les puces informatiques. Quand des photons frappent un panneau de silicium, ils délogent des électrons qui circulent alors dans un courant électrique que l’on peut exploiter pour produire de l’électricité. Les piles solaires sont raisonnablement efficaces, les meilleures d’entre elles convertissant environ 25 pour cent de la lumière solaire qui les frappe en énergie.

Mais les piles solaires ont des inconvénients. Malgré des avancées extraordinaires au cours des dernières décennies, leur fabrication et leur installation sont encore relativement coûteuses, elles se dégradent avec le temps et produisent de l’énergie seulement quand le Soleil brille. On se rend alors compte qu’il y a beaucoup de place à l’amélioration.

« On a fait des progrès considérables en ce qui concerne le silicium – à tel point qu’il commence à s’approcher de sa limite fondamentale. La prochaine génération de technologie solaire devra être plus efficace. Nous avons encore besoin d’une percée. Nous devons comprendre comment capter l’énergie solaire à une échelle gigantesque », explique Sargent.

Heureusement, la nature réfléchit au problème depuis environ 3,4 milliards d’années, moment où les organismes unicellulaires ont commencé à exploiter l’énergie du Soleil. Aujourd’hui, la Terre est couverte (et les océans en sont pleins) de plantes, d’algues et de bactéries photosynthétiques qui captent la lumière solaire avec une grande efficacité.

« La biologie est une machine bien plus sophistiquée que les appareils que nous fabriquons », dit Gregory Scholes, chimiste à l’Université de Princeton et membre du programme. « La biologie a des boucles de rétroaction et de contrôle qui déterminent comment changer la machinerie photosynthétique pour optimiser son fonctionnement à chaque instant. Nous pouvons nous inspirer de la biologie pour réfléchir différemment à nos modes de fabrication. »

Même si vous n’êtes pas biologiste, vous vous souvenez probablement des principes fondamentaux de la photosynthèse que l’on vous a inculqués à l’école secondaire. Les organismes photosynthétiques utilisent l’énergie solaire pour transformer le dioxyde de carbone et l’eau en glucose et en oxygène. Mais cachée au cœur de cette description simple, se trouve une série de réactions chimiques et physiques incroyablement complexes et étroitement coordonnées conçues pour compléter le processus aussi efficacement que possible.

Exploiter la lumière

Les chercheurs s’intéressent tout particulièrement à la façon dont la photosynthèse a optimisé l’exploitation de la lumière, en captant l’énergie des photons et en la convertissant en une énergie qui peut faire un travail utile. « Les plantes et les algues sont étonnamment efficaces pour exploiter la lumière. Elles font les choses à la perfection », dit Scholes.

Au cœur de la photosynthèse chez les plantes vertes et les algues entre en jeu la chlorophylle. Des molécules de chlorophylle absorbent l’énergie des photons et la convertissent en énergie électronique qui peut être utilisée pour synthétiser des sucres.

L’optimisation du processus se fait, entre autres, par l’organisation de certaines des molécules de chlorophylle en réseaux d’antennes. Des centaines de ces antennes travaillent ensemble pour capter les photons et envoyer l’énergie à un centre réactionnel où a lieu la conversion chimique.

Les antennes rehaussent la section efficace du centre réactionnel et augmentent son habileté à exploiter la lumière d’un facteur 100. Elles sont particulièrement importantes pour permettre aux organismes de se développer en conditions de faible luminosité – par exemple, sous le couvert formé par de plus grosses plantes ou dans les profondeurs de l’océan.

Biologie quantique

La nature semble même avoir exploité des effets quantiques pour accroître l’efficacité de la photosynthèse. En des termes non quantiques, on imagine habituellement que l’énergie des photons est transmise en des « sauts » discrets – l’énergie du photon capté fait passer un électron à un état excité, et cet état excité est transmis le long d’une chaîne de molécules jusqu’au centre réactionnel. L’efficacité du processus dépend partiellement de la longueur d’onde de l’énergie transmise et de la finesse de l’ajustement de chaque molécule pour accepter cette longueur d’onde.

Les chercheurs croient maintenant que le réseau moléculaire fait appel à un effet quantique appelé superposition. Quand l’énergie de l’électron est en superposition, c’est tout comme s’il y avait plusieurs longueurs d’onde à la fois. Le réseau « choisit » la longueur d’onde qui sera transférée le plus efficacement et l’énergie ensuite « s’effondre » jusqu’à cette longueur d’onde spécifique. Cet effet quantique pourrait contribuer à expliquer la vitesse incroyable et l’efficacité du transfert d’énergie qu’effectue la chlorophylle.

Carburant solaire

Les réseaux d’antennes et les effets quantiques ne sont que deux des nombreux éléments qui pourraient peut-être aider les chercheurs à concevoir de meilleures techniques d’exploitation de la lumière. Mais il y a un autre problème à surmonter : comment entreposer l’énergie pour un usage ultérieur?

« L’entreposage est vraiment fondamental », dit Sargent. « Le fait que le Soleil ne brille que huit à douze heures par jour ne peut être résolu qu’en absorbant l’énergie, en trouvant le moyen de l’entreposer et en l’utilisant d’ici le lendemain. »

Solar Panels
Le coût des piles solaires traditionnelles baisse et leur efficacité augmente. Mais il nous faut encore de meilleures technologies. (Photo: Michael Nukular)

Les batteries sont une possibilité, mais même les meilleures sont relativement encombrantes et coûteuses, dit Curtis Berlinguette, chimiste à l’Université de la Colombie-Britannique et membre du programme. « Le carburant solaire est vraiment essentiel. »

Un carburant solaire prend l’énergie du Soleil et l’entrepose sous une forme chimique qui peut être reconvertie ultérieurement en électricité ou en une autre forme d’énergie.

Une des façons de faire est d’utiliser l’électricité solaire pour séparer l’eau en hydrogène et en oxygène qui sont entreposés séparément. Plus tard, à l’aide d’une pile solaire, l’oxygène et l’hydrogène sont recombinés pour faire de l’eau et cette réaction libère des électrons qui peuvent être captés dans un courant électrique. Un système utilisant environ quatre litres d’eau, de la taille d’un frigo à bière, pourrait alimenter un ménage typique.

L’un des problèmes actuels est que la séparation de l’eau en oxygène et en hydrogène requiert des catalyseurs composés de matériaux rares et coûteux.

Berlinguette s’intéresse entre autres à la conception de meilleurs catalyseurs. Avec son collègue Simon Trudel, il a mis au point un processus qui permet la fabrication de catalyseurs efficaces à partir d’oxydes métalliques mixtes réguliers – essentiellement de la rouille – qui sont aussi bons que des catalyseurs dont la fabrication est 1000 fois plus coûteuse.

Berlinguette et d’autres s’intéressent aussi à des méthodes qui passeraient outre la conversion en électricité, et convertiraient plutôt l’énergie d’électrons excités directement en carburant – un processus analogue à celui des feuilles qui transforme les photons en sucres. Un système du genre serait plus rentable que d’avoir à concevoir et à fabriquer des appareils distincts pour la production d’électricité et la création d’hydrogène.

Couches souples

Toutes ces leçons seront probablement utiles dans la conception de nouvelles générations de photovoltaïques en « couches minces ». Contrairement aux piles solaires de silicium que nous connaissons le mieux, les technologies en couches minces ressemblent souvent davantage à des feuilles de plastique souples à appliquer sur du verre ou d’autres surfaces dures.

« C’est dans le contexte de ces matériaux que nous avons beaucoup à apprendre de la nature », dit Sargent. « La nature a de toute évidence maîtrisé l’utilisation des matériaux organiques disponibles pour l’absorption solaire et pour la transmission de l’énergie dans l’appareil photosynthétique. »

Bien qu’il existe beaucoup de technologies en couches minces différentes, l’une des plus emballantes est la pile solaire sensibilisée par les colorants, mise au point par Michael Grätzel, professeur à l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne et conseiller au sein du programme. Cette technologie en couches minces utilise une molécule de colorant qui capte et transfère l’énergie du photon un peu comme la chlorophylle capte l’énergie dans une feuille. La technologie est mince, souple, éventuellement peu coûteuse; elle pourrait sous peu produire de l’électricité à un prix aussi bas que les combustibles fossiles actuels.

Mieux que la nature

Une fois pleinement développées, de meilleures technologies d’exploitation solaire et d’entreposage de carburant pourraient changer le monde. Des couches minces appliquées sur des surfaces existantes pourraient permettre une exploitation solaire considérablement accrue. Des parcs solaires auraient la capacité d’entreposer des carburants pendant le jour et de les transférer au réseau la nuit. Les maisons et les édifices pourraient devenir largement autosuffisants en matière énergétique. Les pays en voie de développement pourraient passer outre la phase des centrales et des réseaux électriques massifs, et trouver plutôt des solutions énergétiques propres et locales.

Le programme Énergie solaire bioinspirée a vu le jour grâce à l’Appel à idées mondial de l’ICRA, lancé en avril 2013. L’appel a sollicité des propositions qui posaient des questions fondamentales et suffisamment audacieuses, ambitieuses et complexes pour nécessiter une collaboration soutenue au sein d’un réseau exceptionnel de chercheurs interdisciplinaires. Des 260 propositions initiales, l’ICRA en a retenu quatre (voir l’encadré sur la page opposée pour un résumé des trois autres programmes).

Leaf
Grâce à l’évolution, la nature a optimisé la capacité d’exploitation de la lumière de la photosynthèse. Elle semble même faire appel à des effets quantiques pour ajuster finement le transfert d’énergie le long de la chaîne de transport des électrons. Photo: Michael Nukular

Le programme Énergie solaire bioinspirée est maintenant en phase de démarrage. Un conseil consultatif est maintenant en poste et les membres tiendront leur première rencontre plus tard cette année. Des analyses sont en cours pour voir comment l’équipe interagira avec les parties prenantes clés de l’industrie.

Le programme de l’ICRA mènera à des percées sur des questions scientifiques et technologiques spécifiques et créera aussi une nouvelle façon de penser et d’échanger qui permettra aux chercheurs issus de domaines extrêmement différents d’entretenir des collaborations significatives. Grâce à son expérience dans la mise sur pied de réseaux multidisciplinaires mondiaux, l’ICRA est très bien placé pour créer ce nouveau programme. Et par l’entremise de partenariats avec l’industrie, le programme pourra influencer directement l’orientation des nouvelles technologies solaires.

« Le point d’aboutissement ultime du programme sera d’utiliser les principes de la nature pour créer des systèmes plus efficaces, rentables, robustes, durables et autoréparateurs à une échelle massive pour la capture et l’entreposage de l’énergie », dit Sargent.

« Ce programme offre la possibilité d’améliorer considérablement la capacité de nos processus de capture d’énergie d’origine humaine : de s’approcher d’abord de l’efficacité de la nature et ensuite de la dépasser. Même la nature a du chemin à faire relativement à ce qui est possible dans une perspective thermodynamique », ajoute-t-il.

« À l’aide de ce que nous apprendra la nature, nous pourrons améliorer l’énergie solaire produite par l’humain. La technologie sera plus robuste, durable et autoréparatrice. »

« Il ne s’agit pas ici d’émuler la nature. Nous croyons en fait pouvoir faire mieux. »

Printemps 2016

  • Reach
  • Énergie solaire bio-inspirée

Plein soleil

par Kurt Kleiner
avr. 1 / 15

Here Comes the Sun

La terre baigne dans un courant d’énergie solaire constant.


Cette énergie est responsable du mouvement de masses d’air et d’eau gigantesques dans des systèmes météorologiques et des courants océaniques, et permet la subsistance (directement ou indirectement) de toute la vie sur la planète. Elle est si abondante que la lumière solaire qui frappe la Terre en une heure renferme plus d’énergie que ce que les humains utilisent en une année.

Malgré la quantité d’énergie qui nous tombe du ciel, la société humaine tire son électricité avant tout de la combustion de combustibles fossiles qui entraînent des dommages immédiats à l’environnement et des changements climatiques à long terme dangereux à l’échelle planétaire. Bien que nous ayons réalisé des progrès pour capter l’énergie solaire, celle-ci ne représente encore que moins d’un pour cent de la consommation énergétique mondiale.

Ted Sargent croit que cela peut changer.

« La nature a déjà résolu le problème avec la photosynthèse », dit Sargent. « Les arbres, les plantes et les bactéries photosynthétiques sont d’une abondance folle. Ils se construisent à l’aide de l’énergie solaire. Ils se réparent à l’aide de l’énergie solaire. Et ils captent environ dix fois plus d’énergie par photosynthèse que ce que consomme l’humanité. »

Sargent est un ingénieur électricien qui étudie la photovoltaïque à l’Université de Toronto. Il est à la barre d’un nouveau programme intitulé Énergie solaire bioinspirée qui entre en phase de démarrage à l’ICRA. Le programme réunira spécialistes de la biologie végétale, physiciens, chimistes, spécialistes des matériaux et ingénieurs qui appliqueront les leçons de la biologie à la technologie de l’énergie solaire. L’objectif est de créer une technologie qui nous permettra de produire suffisamment d’énergie propre, peu coûteuse et carboneutre pour alimenter la croissance économique sans endommager l’environnement.

« La création de technologies énergétiques durables – comme les piles solaires et les stratégies pour produire de l’énergie à partir du Soleil et l’entreposer sous la forme de carburant – est un objectif extrêmement important. Cela fait des décennies que les gens travaillent à ces problèmes. Il y a eu des progrès, mais nous avons encore besoin d’une percée. Nous devons comprendre comment capter l’énergie solaire à une échelle gigantesque », dit Sargent.

« Ce groupe au sein de l’ICRA cherche à réunir ces deux communautés – la communauté de la photosynthèse et la communauté de l’exploitation solaire – et à faire en sorte qu’elles apprennent l’une de l’autre et réalisent des percées grâce à ces apprentissages. »

Une question d’échelle

Aujourd’hui, la population humaine qui monte à 7,1 milliards de personnes consomme 15 térawatts (trillions de watts) d’énergie chaque année. En 2050, on prévoit le doublement de ce chiffre à 30 térawatts en raison de la croissance de la population à 9,6 milliards d’habitants et de l’augmentation du niveau de vie. Aujourd’hui, 85 pour cent de notre production énergétique provient des combustibles fossiles.

Les scientifiques s’entendent largement pour dire que l’utilisation des combustibles fossiles est en train de changer notre climat. En outre, il est évident que la demande énergétique ira croissant. D’une façon ou d’une autre, nous devrons développer d’autres sources énergétiques. Heureusement, nous sommes entourés de plus d’énergie solaire qu’il n’en faut pour combler nos besoins. En moyenne, 100 000 térawatts d’énergie atteignent la surface de la Terre. Une simple fraction de cette quantité suffirait à répondre à nos besoins – si nous pouvions l’exploiter.

La quasi-totalité de l’énergie solaire que nous utilisons aujourd’hui est captée par des panneaux solaires faits de semi-conducteurs de silicium, le même matériau utilisé dans les puces informatiques. Quand des photons frappent un panneau de silicium, ils délogent des électrons qui circulent alors dans un courant électrique que l’on peut exploiter pour produire de l’électricité. Les piles solaires sont raisonnablement efficaces, les meilleures d’entre elles convertissant environ 25 pour cent de la lumière solaire qui les frappe en énergie.

Mais les piles solaires ont des inconvénients. Malgré des avancées extraordinaires au cours des dernières décennies, leur fabrication et leur installation sont encore relativement coûteuses, elles se dégradent avec le temps et produisent de l’énergie seulement quand le Soleil brille. On se rend alors compte qu’il y a beaucoup de place à l’amélioration.

« On a fait des progrès considérables en ce qui concerne le silicium – à tel point qu’il commence à s’approcher de sa limite fondamentale. La prochaine génération de technologie solaire devra être plus efficace. Nous avons encore besoin d’une percée. Nous devons comprendre comment capter l’énergie solaire à une échelle gigantesque », explique Sargent.

Heureusement, la nature réfléchit au problème depuis environ 3,4 milliards d’années, moment où les organismes unicellulaires ont commencé à exploiter l’énergie du Soleil. Aujourd’hui, la Terre est couverte (et les océans en sont pleins) de plantes, d’algues et de bactéries photosynthétiques qui captent la lumière solaire avec une grande efficacité.

« La biologie est une machine bien plus sophistiquée que les appareils que nous fabriquons », dit Gregory Scholes, chimiste à l’Université de Princeton et membre du programme. « La biologie a des boucles de rétroaction et de contrôle qui déterminent comment changer la machinerie photosynthétique pour optimiser son fonctionnement à chaque instant. Nous pouvons nous inspirer de la biologie pour réfléchir différemment à nos modes de fabrication. »

Même si vous n’êtes pas biologiste, vous vous souvenez probablement des principes fondamentaux de la photosynthèse que l’on vous a inculqués à l’école secondaire. Les organismes photosynthétiques utilisent l’énergie solaire pour transformer le dioxyde de carbone et l’eau en glucose et en oxygène. Mais cachée au cœur de cette description simple, se trouve une série de réactions chimiques et physiques incroyablement complexes et étroitement coordonnées conçues pour compléter le processus aussi efficacement que possible.

Exploiter la lumière

Les chercheurs s’intéressent tout particulièrement à la façon dont la photosynthèse a optimisé l’exploitation de la lumière, en captant l’énergie des photons et en la convertissant en une énergie qui peut faire un travail utile. « Les plantes et les algues sont étonnamment efficaces pour exploiter la lumière. Elles font les choses à la perfection », dit Scholes.

Au cœur de la photosynthèse chez les plantes vertes et les algues entre en jeu la chlorophylle. Des molécules de chlorophylle absorbent l’énergie des photons et la convertissent en énergie électronique qui peut être utilisée pour synthétiser des sucres.

L’optimisation du processus se fait, entre autres, par l’organisation de certaines des molécules de chlorophylle en réseaux d’antennes. Des centaines de ces antennes travaillent ensemble pour capter les photons et envoyer l’énergie à un centre réactionnel où a lieu la conversion chimique.

Les antennes rehaussent la section efficace du centre réactionnel et augmentent son habileté à exploiter la lumière d’un facteur 100. Elles sont particulièrement importantes pour permettre aux organismes de se développer en conditions de faible luminosité – par exemple, sous le couvert formé par de plus grosses plantes ou dans les profondeurs de l’océan.

Biologie quantique

La nature semble même avoir exploité des effets quantiques pour accroître l’efficacité de la photosynthèse. En des termes non quantiques, on imagine habituellement que l’énergie des photons est transmise en des « sauts » discrets – l’énergie du photon capté fait passer un électron à un état excité, et cet état excité est transmis le long d’une chaîne de molécules jusqu’au centre réactionnel. L’efficacité du processus dépend partiellement de la longueur d’onde de l’énergie transmise et de la finesse de l’ajustement de chaque molécule pour accepter cette longueur d’onde.

Les chercheurs croient maintenant que le réseau moléculaire fait appel à un effet quantique appelé superposition. Quand l’énergie de l’électron est en superposition, c’est tout comme s’il y avait plusieurs longueurs d’onde à la fois. Le réseau « choisit » la longueur d’onde qui sera transférée le plus efficacement et l’énergie ensuite « s’effondre » jusqu’à cette longueur d’onde spécifique. Cet effet quantique pourrait contribuer à expliquer la vitesse incroyable et l’efficacité du transfert d’énergie qu’effectue la chlorophylle.

Carburant solaire

Les réseaux d’antennes et les effets quantiques ne sont que deux des nombreux éléments qui pourraient peut-être aider les chercheurs à concevoir de meilleures techniques d’exploitation de la lumière. Mais il y a un autre problème à surmonter : comment entreposer l’énergie pour un usage ultérieur?

« L’entreposage est vraiment fondamental », dit Sargent. « Le fait que le Soleil ne brille que huit à douze heures par jour ne peut être résolu qu’en absorbant l’énergie, en trouvant le moyen de l’entreposer et en l’utilisant d’ici le lendemain. »

Solar Panels
Le coût des piles solaires traditionnelles baisse et leur efficacité augmente. Mais il nous faut encore de meilleures technologies. (Photo: Michael Nukular)

Les batteries sont une possibilité, mais même les meilleures sont relativement encombrantes et coûteuses, dit Curtis Berlinguette, chimiste à l’Université de la Colombie-Britannique et membre du programme. « Le carburant solaire est vraiment essentiel. »

Un carburant solaire prend l’énergie du Soleil et l’entrepose sous une forme chimique qui peut être reconvertie ultérieurement en électricité ou en une autre forme d’énergie.

Une des façons de faire est d’utiliser l’électricité solaire pour séparer l’eau en hydrogène et en oxygène qui sont entreposés séparément. Plus tard, à l’aide d’une pile solaire, l’oxygène et l’hydrogène sont recombinés pour faire de l’eau et cette réaction libère des électrons qui peuvent être captés dans un courant électrique. Un système utilisant environ quatre litres d’eau, de la taille d’un frigo à bière, pourrait alimenter un ménage typique.

L’un des problèmes actuels est que la séparation de l’eau en oxygène et en hydrogène requiert des catalyseurs composés de matériaux rares et coûteux.

Berlinguette s’intéresse entre autres à la conception de meilleurs catalyseurs. Avec son collègue Simon Trudel, il a mis au point un processus qui permet la fabrication de catalyseurs efficaces à partir d’oxydes métalliques mixtes réguliers – essentiellement de la rouille – qui sont aussi bons que des catalyseurs dont la fabrication est 1000 fois plus coûteuse.

Berlinguette et d’autres s’intéressent aussi à des méthodes qui passeraient outre la conversion en électricité, et convertiraient plutôt l’énergie d’électrons excités directement en carburant – un processus analogue à celui des feuilles qui transforme les photons en sucres. Un système du genre serait plus rentable que d’avoir à concevoir et à fabriquer des appareils distincts pour la production d’électricité et la création d’hydrogène.

Couches souples

Toutes ces leçons seront probablement utiles dans la conception de nouvelles générations de photovoltaïques en « couches minces ». Contrairement aux piles solaires de silicium que nous connaissons le mieux, les technologies en couches minces ressemblent souvent davantage à des feuilles de plastique souples à appliquer sur du verre ou d’autres surfaces dures.

« C’est dans le contexte de ces matériaux que nous avons beaucoup à apprendre de la nature », dit Sargent. « La nature a de toute évidence maîtrisé l’utilisation des matériaux organiques disponibles pour l’absorption solaire et pour la transmission de l’énergie dans l’appareil photosynthétique. »

Bien qu’il existe beaucoup de technologies en couches minces différentes, l’une des plus emballantes est la pile solaire sensibilisée par les colorants, mise au point par Michael Grätzel, professeur à l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne et conseiller au sein du programme. Cette technologie en couches minces utilise une molécule de colorant qui capte et transfère l’énergie du photon un peu comme la chlorophylle capte l’énergie dans une feuille. La technologie est mince, souple, éventuellement peu coûteuse; elle pourrait sous peu produire de l’électricité à un prix aussi bas que les combustibles fossiles actuels.

Mieux que la nature

Une fois pleinement développées, de meilleures technologies d’exploitation solaire et d’entreposage de carburant pourraient changer le monde. Des couches minces appliquées sur des surfaces existantes pourraient permettre une exploitation solaire considérablement accrue. Des parcs solaires auraient la capacité d’entreposer des carburants pendant le jour et de les transférer au réseau la nuit. Les maisons et les édifices pourraient devenir largement autosuffisants en matière énergétique. Les pays en voie de développement pourraient passer outre la phase des centrales et des réseaux électriques massifs, et trouver plutôt des solutions énergétiques propres et locales.

Le programme Énergie solaire bioinspirée a vu le jour grâce à l’Appel à idées mondial de l’ICRA, lancé en avril 2013. L’appel a sollicité des propositions qui posaient des questions fondamentales et suffisamment audacieuses, ambitieuses et complexes pour nécessiter une collaboration soutenue au sein d’un réseau exceptionnel de chercheurs interdisciplinaires. Des 260 propositions initiales, l’ICRA en a retenu quatre (voir l’encadré sur la page opposée pour un résumé des trois autres programmes).

Leaf
Grâce à l’évolution, la nature a optimisé la capacité d’exploitation de la lumière de la photosynthèse. Elle semble même faire appel à des effets quantiques pour ajuster finement le transfert d’énergie le long de la chaîne de transport des électrons. Photo: Michael Nukular

Le programme Énergie solaire bioinspirée est maintenant en phase de démarrage. Un conseil consultatif est maintenant en poste et les membres tiendront leur première rencontre plus tard cette année. Des analyses sont en cours pour voir comment l’équipe interagira avec les parties prenantes clés de l’industrie.

Le programme de l’ICRA mènera à des percées sur des questions scientifiques et technologiques spécifiques et créera aussi une nouvelle façon de penser et d’échanger qui permettra aux chercheurs issus de domaines extrêmement différents d’entretenir des collaborations significatives. Grâce à son expérience dans la mise sur pied de réseaux multidisciplinaires mondiaux, l’ICRA est très bien placé pour créer ce nouveau programme. Et par l’entremise de partenariats avec l’industrie, le programme pourra influencer directement l’orientation des nouvelles technologies solaires.

« Le point d’aboutissement ultime du programme sera d’utiliser les principes de la nature pour créer des systèmes plus efficaces, rentables, robustes, durables et autoréparateurs à une échelle massive pour la capture et l’entreposage de l’énergie », dit Sargent.

« Ce programme offre la possibilité d’améliorer considérablement la capacité de nos processus de capture d’énergie d’origine humaine : de s’approcher d’abord de l’efficacité de la nature et ensuite de la dépasser. Même la nature a du chemin à faire relativement à ce qui est possible dans une perspective thermodynamique », ajoute-t-il.

« À l’aide de ce que nous apprendra la nature, nous pourrons améliorer l’énergie solaire produite par l’humain. La technologie sera plus robuste, durable et autoréparatrice. »

« Il ne s’agit pas ici d’émuler la nature. Nous croyons en fait pouvoir faire mieux. »

Printemps 2015

  • Reach
  • Énergie solaire bio-inspirée

Plein soleil

par Kurt Kleiner
avr. 1 / 15

Here Comes the Sun

La terre baigne dans un courant d’énergie solaire constant.


Cette énergie est responsable du mouvement de masses d’air et d’eau gigantesques dans des systèmes météorologiques et des courants océaniques, et permet la subsistance (directement ou indirectement) de toute la vie sur la planète. Elle est si abondante que la lumière solaire qui frappe la Terre en une heure renferme plus d’énergie que ce que les humains utilisent en une année.

Malgré la quantité d’énergie qui nous tombe du ciel, la société humaine tire son électricité avant tout de la combustion de combustibles fossiles qui entraînent des dommages immédiats à l’environnement et des changements climatiques à long terme dangereux à l’échelle planétaire. Bien que nous ayons réalisé des progrès pour capter l’énergie solaire, celle-ci ne représente encore que moins d’un pour cent de la consommation énergétique mondiale.

Ted Sargent croit que cela peut changer.

« La nature a déjà résolu le problème avec la photosynthèse », dit Sargent. « Les arbres, les plantes et les bactéries photosynthétiques sont d’une abondance folle. Ils se construisent à l’aide de l’énergie solaire. Ils se réparent à l’aide de l’énergie solaire. Et ils captent environ dix fois plus d’énergie par photosynthèse que ce que consomme l’humanité. »

Sargent est un ingénieur électricien qui étudie la photovoltaïque à l’Université de Toronto. Il est à la barre d’un nouveau programme intitulé Énergie solaire bioinspirée qui entre en phase de démarrage à l’ICRA. Le programme réunira spécialistes de la biologie végétale, physiciens, chimistes, spécialistes des matériaux et ingénieurs qui appliqueront les leçons de la biologie à la technologie de l’énergie solaire. L’objectif est de créer une technologie qui nous permettra de produire suffisamment d’énergie propre, peu coûteuse et carboneutre pour alimenter la croissance économique sans endommager l’environnement.

« La création de technologies énergétiques durables – comme les piles solaires et les stratégies pour produire de l’énergie à partir du Soleil et l’entreposer sous la forme de carburant – est un objectif extrêmement important. Cela fait des décennies que les gens travaillent à ces problèmes. Il y a eu des progrès, mais nous avons encore besoin d’une percée. Nous devons comprendre comment capter l’énergie solaire à une échelle gigantesque », dit Sargent.

« Ce groupe au sein de l’ICRA cherche à réunir ces deux communautés – la communauté de la photosynthèse et la communauté de l’exploitation solaire – et à faire en sorte qu’elles apprennent l’une de l’autre et réalisent des percées grâce à ces apprentissages. »

Une question d’échelle

Aujourd’hui, la population humaine qui monte à 7,1 milliards de personnes consomme 15 térawatts (trillions de watts) d’énergie chaque année. En 2050, on prévoit le doublement de ce chiffre à 30 térawatts en raison de la croissance de la population à 9,6 milliards d’habitants et de l’augmentation du niveau de vie. Aujourd’hui, 85 pour cent de notre production énergétique provient des combustibles fossiles.

Les scientifiques s’entendent largement pour dire que l’utilisation des combustibles fossiles est en train de changer notre climat. En outre, il est évident que la demande énergétique ira croissant. D’une façon ou d’une autre, nous devrons développer d’autres sources énergétiques. Heureusement, nous sommes entourés de plus d’énergie solaire qu’il n’en faut pour combler nos besoins. En moyenne, 100 000 térawatts d’énergie atteignent la surface de la Terre. Une simple fraction de cette quantité suffirait à répondre à nos besoins – si nous pouvions l’exploiter.

La quasi-totalité de l’énergie solaire que nous utilisons aujourd’hui est captée par des panneaux solaires faits de semi-conducteurs de silicium, le même matériau utilisé dans les puces informatiques. Quand des photons frappent un panneau de silicium, ils délogent des électrons qui circulent alors dans un courant électrique que l’on peut exploiter pour produire de l’électricité. Les piles solaires sont raisonnablement efficaces, les meilleures d’entre elles convertissant environ 25 pour cent de la lumière solaire qui les frappe en énergie.

Mais les piles solaires ont des inconvénients. Malgré des avancées extraordinaires au cours des dernières décennies, leur fabrication et leur installation sont encore relativement coûteuses, elles se dégradent avec le temps et produisent de l’énergie seulement quand le Soleil brille. On se rend alors compte qu’il y a beaucoup de place à l’amélioration.

« On a fait des progrès considérables en ce qui concerne le silicium – à tel point qu’il commence à s’approcher de sa limite fondamentale. La prochaine génération de technologie solaire devra être plus efficace. Nous avons encore besoin d’une percée. Nous devons comprendre comment capter l’énergie solaire à une échelle gigantesque », explique Sargent.

Heureusement, la nature réfléchit au problème depuis environ 3,4 milliards d’années, moment où les organismes unicellulaires ont commencé à exploiter l’énergie du Soleil. Aujourd’hui, la Terre est couverte (et les océans en sont pleins) de plantes, d’algues et de bactéries photosynthétiques qui captent la lumière solaire avec une grande efficacité.

« La biologie est une machine bien plus sophistiquée que les appareils que nous fabriquons », dit Gregory Scholes, chimiste à l’Université de Princeton et membre du programme. « La biologie a des boucles de rétroaction et de contrôle qui déterminent comment changer la machinerie photosynthétique pour optimiser son fonctionnement à chaque instant. Nous pouvons nous inspirer de la biologie pour réfléchir différemment à nos modes de fabrication. »

Même si vous n’êtes pas biologiste, vous vous souvenez probablement des principes fondamentaux de la photosynthèse que l’on vous a inculqués à l’école secondaire. Les organismes photosynthétiques utilisent l’énergie solaire pour transformer le dioxyde de carbone et l’eau en glucose et en oxygène. Mais cachée au cœur de cette description simple, se trouve une série de réactions chimiques et physiques incroyablement complexes et étroitement coordonnées conçues pour compléter le processus aussi efficacement que possible.

Exploiter la lumière

Les chercheurs s’intéressent tout particulièrement à la façon dont la photosynthèse a optimisé l’exploitation de la lumière, en captant l’énergie des photons et en la convertissant en une énergie qui peut faire un travail utile. « Les plantes et les algues sont étonnamment efficaces pour exploiter la lumière. Elles font les choses à la perfection », dit Scholes.

Au cœur de la photosynthèse chez les plantes vertes et les algues entre en jeu la chlorophylle. Des molécules de chlorophylle absorbent l’énergie des photons et la convertissent en énergie électronique qui peut être utilisée pour synthétiser des sucres.

L’optimisation du processus se fait, entre autres, par l’organisation de certaines des molécules de chlorophylle en réseaux d’antennes. Des centaines de ces antennes travaillent ensemble pour capter les photons et envoyer l’énergie à un centre réactionnel où a lieu la conversion chimique.

Les antennes rehaussent la section efficace du centre réactionnel et augmentent son habileté à exploiter la lumière d’un facteur 100. Elles sont particulièrement importantes pour permettre aux organismes de se développer en conditions de faible luminosité – par exemple, sous le couvert formé par de plus grosses plantes ou dans les profondeurs de l’océan.

Biologie quantique

La nature semble même avoir exploité des effets quantiques pour accroître l’efficacité de la photosynthèse. En des termes non quantiques, on imagine habituellement que l’énergie des photons est transmise en des « sauts » discrets – l’énergie du photon capté fait passer un électron à un état excité, et cet état excité est transmis le long d’une chaîne de molécules jusqu’au centre réactionnel. L’efficacité du processus dépend partiellement de la longueur d’onde de l’énergie transmise et de la finesse de l’ajustement de chaque molécule pour accepter cette longueur d’onde.

Les chercheurs croient maintenant que le réseau moléculaire fait appel à un effet quantique appelé superposition. Quand l’énergie de l’électron est en superposition, c’est tout comme s’il y avait plusieurs longueurs d’onde à la fois. Le réseau « choisit » la longueur d’onde qui sera transférée le plus efficacement et l’énergie ensuite « s’effondre » jusqu’à cette longueur d’onde spécifique. Cet effet quantique pourrait contribuer à expliquer la vitesse incroyable et l’efficacité du transfert d’énergie qu’effectue la chlorophylle.

Carburant solaire

Les réseaux d’antennes et les effets quantiques ne sont que deux des nombreux éléments qui pourraient peut-être aider les chercheurs à concevoir de meilleures techniques d’exploitation de la lumière. Mais il y a un autre problème à surmonter : comment entreposer l’énergie pour un usage ultérieur?

« L’entreposage est vraiment fondamental », dit Sargent. « Le fait que le Soleil ne brille que huit à douze heures par jour ne peut être résolu qu’en absorbant l’énergie, en trouvant le moyen de l’entreposer et en l’utilisant d’ici le lendemain. »

Solar Panels
Le coût des piles solaires traditionnelles baisse et leur efficacité augmente. Mais il nous faut encore de meilleures technologies. (Photo: Michael Nukular)

Les batteries sont une possibilité, mais même les meilleures sont relativement encombrantes et coûteuses, dit Curtis Berlinguette, chimiste à l’Université de la Colombie-Britannique et membre du programme. « Le carburant solaire est vraiment essentiel. »

Un carburant solaire prend l’énergie du Soleil et l’entrepose sous une forme chimique qui peut être reconvertie ultérieurement en électricité ou en une autre forme d’énergie.

Une des façons de faire est d’utiliser l’électricité solaire pour séparer l’eau en hydrogène et en oxygène qui sont entreposés séparément. Plus tard, à l’aide d’une pile solaire, l’oxygène et l’hydrogène sont recombinés pour faire de l’eau et cette réaction libère des électrons qui peuvent être captés dans un courant électrique. Un système utilisant environ quatre litres d’eau, de la taille d’un frigo à bière, pourrait alimenter un ménage typique.

L’un des problèmes actuels est que la séparation de l’eau en oxygène et en hydrogène requiert des catalyseurs composés de matériaux rares et coûteux.

Berlinguette s’intéresse entre autres à la conception de meilleurs catalyseurs. Avec son collègue Simon Trudel, il a mis au point un processus qui permet la fabrication de catalyseurs efficaces à partir d’oxydes métalliques mixtes réguliers – essentiellement de la rouille – qui sont aussi bons que des catalyseurs dont la fabrication est 1000 fois plus coûteuse.

Berlinguette et d’autres s’intéressent aussi à des méthodes qui passeraient outre la conversion en électricité, et convertiraient plutôt l’énergie d’électrons excités directement en carburant – un processus analogue à celui des feuilles qui transforme les photons en sucres. Un système du genre serait plus rentable que d’avoir à concevoir et à fabriquer des appareils distincts pour la production d’électricité et la création d’hydrogène.

Couches souples

Toutes ces leçons seront probablement utiles dans la conception de nouvelles générations de photovoltaïques en « couches minces ». Contrairement aux piles solaires de silicium que nous connaissons le mieux, les technologies en couches minces ressemblent souvent davantage à des feuilles de plastique souples à appliquer sur du verre ou d’autres surfaces dures.

« C’est dans le contexte de ces matériaux que nous avons beaucoup à apprendre de la nature », dit Sargent. « La nature a de toute évidence maîtrisé l’utilisation des matériaux organiques disponibles pour l’absorption solaire et pour la transmission de l’énergie dans l’appareil photosynthétique. »

Bien qu’il existe beaucoup de technologies en couches minces différentes, l’une des plus emballantes est la pile solaire sensibilisée par les colorants, mise au point par Michael Grätzel, professeur à l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne et conseiller au sein du programme. Cette technologie en couches minces utilise une molécule de colorant qui capte et transfère l’énergie du photon un peu comme la chlorophylle capte l’énergie dans une feuille. La technologie est mince, souple, éventuellement peu coûteuse; elle pourrait sous peu produire de l’électricité à un prix aussi bas que les combustibles fossiles actuels.

Mieux que la nature

Une fois pleinement développées, de meilleures technologies d’exploitation solaire et d’entreposage de carburant pourraient changer le monde. Des couches minces appliquées sur des surfaces existantes pourraient permettre une exploitation solaire considérablement accrue. Des parcs solaires auraient la capacité d’entreposer des carburants pendant le jour et de les transférer au réseau la nuit. Les maisons et les édifices pourraient devenir largement autosuffisants en matière énergétique. Les pays en voie de développement pourraient passer outre la phase des centrales et des réseaux électriques massifs, et trouver plutôt des solutions énergétiques propres et locales.

Le programme Énergie solaire bioinspirée a vu le jour grâce à l’Appel à idées mondial de l’ICRA, lancé en avril 2013. L’appel a sollicité des propositions qui posaient des questions fondamentales et suffisamment audacieuses, ambitieuses et complexes pour nécessiter une collaboration soutenue au sein d’un réseau exceptionnel de chercheurs interdisciplinaires. Des 260 propositions initiales, l’ICRA en a retenu quatre (voir l’encadré sur la page opposée pour un résumé des trois autres programmes).

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Grâce à l’évolution, la nature a optimisé la capacité d’exploitation de la lumière de la photosynthèse. Elle semble même faire appel à des effets quantiques pour ajuster finement le transfert d’énergie le long de la chaîne de transport des électrons. Photo: Michael Nukular

Le programme Énergie solaire bioinspirée est maintenant en phase de démarrage. Un conseil consultatif est maintenant en poste et les membres tiendront leur première rencontre plus tard cette année. Des analyses sont en cours pour voir comment l’équipe interagira avec les parties prenantes clés de l’industrie.

Le programme de l’ICRA mènera à des percées sur des questions scientifiques et technologiques spécifiques et créera aussi une nouvelle façon de penser et d’échanger qui permettra aux chercheurs issus de domaines extrêmement différents d’entretenir des collaborations significatives. Grâce à son expérience dans la mise sur pied de réseaux multidisciplinaires mondiaux, l’ICRA est très bien placé pour créer ce nouveau programme. Et par l’entremise de partenariats avec l’industrie, le programme pourra influencer directement l’orientation des nouvelles technologies solaires.

« Le point d’aboutissement ultime du programme sera d’utiliser les principes de la nature pour créer des systèmes plus efficaces, rentables, robustes, durables et autoréparateurs à une échelle massive pour la capture et l’entreposage de l’énergie », dit Sargent.

« Ce programme offre la possibilité d’améliorer considérablement la capacité de nos processus de capture d’énergie d’origine humaine : de s’approcher d’abord de l’efficacité de la nature et ensuite de la dépasser. Même la nature a du chemin à faire relativement à ce qui est possible dans une perspective thermodynamique », ajoute-t-il.

« À l’aide de ce que nous apprendra la nature, nous pourrons améliorer l’énergie solaire produite par l’humain. La technologie sera plus robuste, durable et autoréparatrice. »

« Il ne s’agit pas ici d’émuler la nature. Nous croyons en fait pouvoir faire mieux. »