Souvent laissée de côté pour ses faibles rendements, l’énergie osmotique, appelée aussi “énergie bleue”, pourrait bien connaître son heure de gloire. Des chercheurs suisses du laboratoire de biologie de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), ont mis au point une nouvelle membrane microscopique permettant de produire de l’énergie osmotique avec une efficacité jamais atteinte auparavant.

Une énergie durable aux rendements limités

Le principe de l’énergie osmotique est basé sur l’exploitation de la différence de concentration de sel entre l’eau de mer et l’eau douce. Elle permet de produire de l’électricité en exploitant le phénomène d’osmose qui se produit continuellement entre des masses de salinité différente, et implique une tendance naturelle à l’équilibre des concentrations en sel.

On utilise généralement pour cela une membrane opposant deux compartiments, un d’eau salée et un d’eau douce, et ne laissant passer qu’un type d’ions. Les ions de sodium chargés positivement en électricité s’infiltrent donc dans le premier créant ainsi une pile naturel. Les électrons sont ensuite transférés vers une électrode pour produire un courant électrique.

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Si ce procédé est prometteur au regard de sa stabilité et de sa durabilité (par opposition aux énergies intermittentes solaire et éolienne), il reste toutefois confronté dans les quelques installations expérimentales existantes actuellement en Norvège, aux Pays-Bas, au Japon, ou aux Etats-Unis, à de gros problèmes de rendements. Les membranes souvent organiques sont trop fragiles et manquent d’efficacité. Par exemple, une membrane d’environ un mètre carré ne permettrait à ce jour de générer que 5 watts d’électricité maximum, nécessitant une surface de production considérable pour envisager une exploitation rentable.

Une membrane semi-perméable révolutionnaire

Pour remédier à ces faibles résultats, les chercheurs de l’EPFL ont mis au point une nouvelle membrane à la fois plus résistante et plus performante permettant d’obtenir des rendements de production records. Épaisse de seulement trois atomes, cette membrane est semi-perméable, percée de nanopores, et fabriquée à base de disulfure de molybdène, un matériau largement disponible et facile à mettre en œuvre.

“La principale caractéristique de cette membrane est sa finesse, explique dans la revue scientifique Nature Aleksandra Radenovic, directrice du laboratoire. Plus la membrane est fine, plus le courant électrique généré est important”.

Mais les nanopores jouent également un rôle primordial puisque ce sont eux qui laissent passer les ions, et leur taille comme leur nombre agissent directement sur le rendement du dispositif. La membrane utilisée ici n’a pour l’instant qu’un seul nanopore pour les besoins de l’étude mais aura tout de même permis d’alimenter un transistor basse consommation.

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Un début prometteur qui laisse espérer des rendements beaucoup plus importants dans l’avenir. Les chercheurs de l’EPFL estiment en effet qu’une membrane d’un mètre carré seulement, dont la surface serait couverte à 30 % de nanopores, pourrait produire 1 MW, et alimenter plusieurs dizaines de milliers d’ampoules standards. Et les enjeux sont de taille. On évalue aujourd’hui l’énergie potentielle aux embouchures des fleuves à plus de 1.700 TWh annuels disponibles, soit un dixième des besoins mondiaux.

Crédits photo : Steven Duensing, National Center for Supercomputing Applications, University of Illinois, Urbana-Champaign