Alors que les techniques actuelles de l’osmotique ne permettent pas une production rentable d’énergie, l’introduction de nanotubes amplifierait son rendement et pourrait alors ouvrir la porte au développement de cette énergie entièrement renouvelable.
L’osmotique résulte de la mise en contact d’un volume d’eau douce avec un réservoir d’eau salée à travers des membranes semi-perméables. Utilisant le principe d’osmose, selon lequel l’eau douce est attirée par l’eau salée, l’osmotique permet de produire de l’électricité à partir des gradients salins.
Aujourd’hui, deux façons de produire de l’électricité d’origine osmotique existent. Tout d’abord, une membrane semi-perméable ne laissant passer que l’eau douce génère un flux, permis par une différence de pression entre les deux réservoirs, qui fait tourner une turbine générant de l’énergie. D’autre part, un autre type de membrane semi-perméable ne laisse passer que les ions, produisant ainsi un courant électrique. Si l’électricité produite est constante et totalement propre, la rentabilité est loin d’être atteinte : seulement 3 watts par m² de membrane.
Une intensité 1000 fois supérieure
Une équipe de physiciens de l’Institut Lumière Matière (CNRS-Lyon 1) a mis en avant une nouvelle piste pour mieux exploiter le potentiel de l’osmotique. Suite à leur recherche, publiée le 28 février 2013 dans la revue Nature, ils proposent l’utilisation de nanotubes Bore-Azote qui générerait un courant électrique géant. Ce nouveau transport des fluides permettrait de produire une intensité électrique 1000 fois supérieure à celle atteinte par les installations utilisant des membranes semi-perméables.
Le dispositif expérimental utilisé comporte une membrane imperméable et isolante, séparant deux réservoirs d’eau (douce et salée). Un nanotube Bore-Azote, percé à l’aide d’un microscope, traverse cette membrane.
Les cations – ions portant des charges positives – contenus dans l’eau salée sont attirés par la charge négative inhérente aux nanotubes Bore-Azote. Grâce à deux électrodes, placées de part et d’autre du nanotube, un courant électrique d’une intensité d’un nano-ampère a pu être mesuré.
Si cette expérience a été réalisée à une échelle infiniment petite, l’extrapolation des résultats permet de penser qu’un mètre carré de ces nanotubes Bore-Azote aurait une puissance de 4 kilowatts et pourrait générer jusqu’à 30 mégawatheure par an.
L’osmotique dans le monde
Malgré cette découverte, la recherche en osmotique est loin d’être terminée. Les prochaines études porteront la fabrication de membranes comportant plusieurs nanotubes Bore-Azote ainsi que sur l’efficacité de tubes de composition différente.
Aujourd’hui, seule la centrale prototype de Statkraft (Norvège) utilise l’osmotique sur la planète. Théoriquement, la capacité mondiale de cette énergie serait d’un térawatt. Malgré de faibles rendements actuels, l’énergie potentielle contenue dans les embouchures des fleuves favorise le développement de la recherche dans le domaine de l’osmotique.
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