L’intégration permanente de technologies dans les organismes vivants nécessite une source électrique biocompatible (non toxique), flexible et capable d’extraire de l’énergie d’un système biologique. Produire de l’électricité dans le corps permettrait d’apporter de l’énergie aux appareils implantables (stimulateurs cardiaques, capteurs, pompes de diffusion de médicaments, prothèses) mais aussi aux appareils personnels portables.

Source : Université de Fribourg

Trouver l’inspiration dans la nature

Pour trouver une solution à ce problème, des chercheurs de l’université de Fribourg (Institut Adolphe Merkle, Suisse - rien à voir avec Angela Merkel), de l’université du Michigan et de l’université de San Diego, en Californie, ont étudié de manière détaillée l’anguille électrique, aussi appelée poisson-couteau.

Les petits ruisseaux font les grandes rivières

L’organe électrique de l’anguille, qui occupe près de 80 % de son corps, est constitué d’empilements parallèles de cellules longues et minces, appelées électrocytes. Déclenchées par le cerveau, ces cellules produisent une petite tension, créée par le déplacement des ions sodium vers un côté de la cellule alors que les ions de potassium se massent de l’autre côté. Le potentiel obtenu peut ainsi atteindre 600 V.

Inspirés par ce principe, les scientifiques ont conçu une source d’énergie capable de produire de l’électricité à partir des différences de salinité entre des compartiments d’eau douce et d’eau salée, séparés par des membranes sélectives selon les ions. En reliant en série plusieurs centaines de ces compartiments, il est possible de générer une tension de 100 V, simplement à partir de sel et d’eau.

Technologie spatiale et impression 3D

Pour déclencher toutes les cellules simultanément, les chercheurs ont utilisé une pellicule imprimée, créée à l’origine pour déplier des panneaux solaires dans l’espace.
Chacun des composants de cette source électrique est constitué d’un hydrogel, formant une cage polymérique d’apparence solide, qui contient de l’eau et peut conduire des ions de sel. Ces composants peuvent être assemblés sur des pellicules de matière plastique transparente à l'aide d'une imprimante 3D du commerce.

Nous n’y sommes pas encore

Les résultats ne sont pas encore à la hauteur des capacités de l’anguille. Accéder aux ressources en énergie métabolique du corps reste une difficulté majeure. L’exploration de différentes voies est ouverte, comme mobiliser les différences ioniques, par exemple dans les flux stomacaux, ou convertir l’énergie mécanique des muscles en énergie électrique.