Passer au vert : la prochaine étape dans les énergies durables et renouvelables

Alors que nous connaissons des progrès rapides dans les développements technologiques au cours de la dernière décennie, de plus en plus d'idées et de tentatives commencent à émerger pour lutter contre les effets du changement climatique. Les universitaires et les industries, par exemple, sont de plus en plus conscients que les combustibles fossiles deviennent moins viables et ont donc essayé de proposer diverses solutions énergétiques alternatives à la fois plus durables et renouvelables. Un tel effort - comme vous pouvez le penser - n'aurait jamais été un processus facile, mais le résultat en vaut la peine à la fin. Deux groupes différents ont créé avec succès une invention potentiellement révolutionnaire en matière de création d'énergie, que vous pouvez lire en détail ci-dessous.

En passant, avant de poursuivre, il est important de garder à l'esprit que les idées d'énergie durable et renouvelable - bien qu'elles partagent certaines similitudes - sont en fait distinctes les unes des autres. L'énergie durable est toute forme d'énergie qui peut être créée et utilisée sans impact négatif sur les générations futures. D'autre part, l'énergie renouvelable est une énergie qui soit ne s'épuise pas lorsqu'elle est utilisée, soit peut facilement être régénérée après utilisation. Les deux types sont respectueux de l'environnement, mais l'énergie durable peut être complètement épuisée si elle n'est pas conservée ou surveillée correctement.

Parc éolien alimenté par cerf-volant de Google

Du créateur du moteur de recherche le plus populaire au monde vient une nouvelle source d'énergie durable. Depuis le rachat de Makani Power – une start-up dédiée à la recherche sur l'éolien – en 2013, Google X a travaillé sur son nouveau projet bien nommé Projet Makani. Le projet Makani est un grand cerf-volant énergétique de 7.3 m de long qui peut générer plus d'énergie qu'une éolienne ordinaire. Astro Teller, responsable de Google X, estime que "[si] cela fonctionne comme prévu, cela accélérerait de manière significative le passage mondial aux énergies renouvelables".

Il y a quatre composantes principales du projet Makani. Le premier est le cerf-volant, qui ressemble à un avion dans son apparence et abrite 8 rotors. Ces rotors aident à faire décoller le cerf-volant et à atteindre son altitude de fonctionnement optimale. À la bonne hauteur, les rotors s'éteindront et la traînée créée par les vents se déplaçant à travers les rotors commencera à générer de l'énergie de rotation. Cette énergie est ensuite convertie en électricité. Le cerf-volant vole de manière concentrique à cause de l'attache, qui le maintient connecté à la station au sol.

Le composant suivant est l'attache elle-même. En plus de simplement maintenir le cerf-volant au sol, l'attache transfère également l'électricité générée à la station au sol, tout en relayant les informations de communication au cerf-volant. L'attache est fabriquée à partir d'un fil d'aluminium conducteur enveloppé de fibre de carbone, ce qui la rend flexible mais solide.

Vient ensuite la station au sol. Il sert à la fois de point d'attache pendant le vol du cerf-volant et de lieu de repos lorsque le cerf-volant n'est pas utilisé. Ce composant prend également moins de place qu'une éolienne conventionnelle tout en étant portable, il peut donc se déplacer d'un endroit à l'autre où les vents sont les plus forts.

La dernière pièce du projet Makani est le système informatique. Il s'agit d'un GPS et d'autres capteurs qui maintiennent le cerf-volant sur sa trajectoire. Ces capteurs garantissent que le cerf-volant se trouve dans des zones où les vents sont forts et constants.

Les conditions optimales pour le cerf-volant Makani de Google X sont à des altitudes d'environ 140 m (459.3 pieds) à 310 m (1017.1 pieds) au-dessus du niveau du sol et à des vitesses de vent d'environ 11.5 m/s (37.7 pieds/s) (bien qu'il puisse réellement commencer à générer puissance lorsque la vitesse du vent est d'au moins 4 m/s (13.1 pieds/s)). Lorsque le cerf-volant est dans ces conditions optimales, il a un rayon de cercle de 145 m (475.7 pieds).

Le projet Makani est suggéré en remplacement des éoliennes conventionnelles car il est plus pratique et peut également atteindre des vents plus élevés, qui sont généralement plus forts et plus constants que ceux plus proches du niveau du sol. Bien que malheureusement contrairement aux éoliennes conventionnelles, il ne peut pas être placé sur des zones proches des voies publiques ou des lignes électriques, et doit être placé plus loin les uns des autres pour éviter les collisions entre les cerfs-volants.

Le projet Makani a été testé pour la première fois à Pescadero, en Californie, une zone qui connaît des vents très imprévisibles et incroyablement forts. Google X est venu très préparé, et a même « voulu » qu'au moins cinq cerfs-volants s'écrasent lors de leurs tests. Mais en plus de 100 heures de vol enregistrées, ils n'ont pas réussi à planter un seul cerf-volant, ce qui, selon Google, n'est pas exactement une bonne chose. Teller, par exemple, a admis qu'ils étaient plutôt "en conflit" avec le résultat, "Nous ne voulions pas le voir s'écraser, mais nous avons aussi l'impression d'avoir échoué d'une manière ou d'une autre. Il y a de la magie dans le fait que tout le monde croit que nous aurions pu échouer parce que nous n'avons pas échoué. Cette remarque aurait peut-être plus de sens si l'on considère que les gens, y compris Google, peuvent en fait apprendre davantage en échouant et en faisant des erreurs.

Bactéries convertissant l'énergie solaire

La deuxième invention est le fruit d'une collaboration entre la faculté des arts et des sciences de l'Université de Harvard, la faculté de médecine de Harvard et le Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, qui a abouti à ce qu'on appelle le "feuille bionique". Cette nouvelle invention utilise des technologies et des idées découvertes précédemment, ainsi que quelques nouveaux ajustements. Le but principal de la feuille bionique est de transformer l'hydrogène et le dioxyde de carbone en isopropanol à l'aide de l'énergie solaire et d'une bactérie appelée Ralstonia eutrophe – un résultat recherché puisque l'isopropanol peut être utilisé comme carburant liquide un peu comme l'éthanol.

Initialement, l'invention découle du succès de Daniel Nocera de l'Université de Harvard dans le développement d'un catalyseur au cobalt-phosphate qui utilise l'électricité pour diviser l'eau en hydrogène et en oxygène. Mais comme l'hydrogène ne s'est pas encore imposé comme carburant alternatif, Nocera a décidé de faire équipe avec Pamela Silver et Joseph Torella de la Harvard Medical School pour trouver une nouvelle approche.

Finalement, l'équipe a eu l'idée susmentionnée d'utiliser une version génétiquement modifiée de Ralstonia eutrophe qui peut transformer l'hydrogène et le dioxyde de carbone en isopropanol. Au cours de la recherche, il a également été découvert que différents types de bactéries pouvaient également être utilisés pour créer d'autres variétés de produits, y compris des produits pharmaceutiques.

Ensuite, Nocera et Silver ont réussi à construire un bioréacteur complet avec le nouveau catalyseur, les bactéries et les cellules solaires pour produire le carburant liquide. Le catalyseur peut fractionner n'importe quelle eau, même si elle est très polluée ; les bactéries peuvent utiliser les déchets issus de la consommation d'énergie fossile ; et les cellules solaires reçoivent un flux constant d'énergie tant qu'il y a du soleil. Tous combinés, le résultat est une forme de carburant plus verte qui cause peu de gaz à effet de serre.

Alors, comment fonctionne cette invention est en fait assez simple. Premièrement, les scientifiques doivent s'assurer que l'environnement du bioréacteur est exempt de tout nutriment que les bactéries peuvent consommer pour produire des produits indésirables. Une fois cette condition établie, les cellules solaires et le catalyseur peuvent alors commencer à diviser l'eau en hydrogène et en oxygène. Ensuite, le pot est agité pour exciter les bactéries de leur stade de croissance normal. Cela induit les bactéries à se nourrir de l'hydrogène nouvellement produit et finalement l'isopropanol est rejeté comme déchet par les bactéries.

Torella avait ceci à dire à propos de leur projet et d'autres types de ressources durables : "Le pétrole et le gaz ne sont pas des sources durables de carburant, de plastique, d'engrais ou de la myriade d'autres produits chimiques produits avec eux. La deuxième meilleure réponse après le pétrole et le gaz est la biologie, qui, en chiffres mondiaux, produit 100 fois plus de carbone par an via la photosynthèse que les humains n'en consomment à partir du pétrole.