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Un peuplier artificiel produisant l’électricité - Par : Hanen Hattab,

Un peuplier artificiel produisant l’électricité


Hanen Hattab
Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

Des scientifiques de la Iowa State University ont créé un arbre artificiel qui transforme l’énergie cinétique du vent en électricité. Le groupe est formé par les chercheurs Michael A. McCloskey du College of Agriculture and Life Sciences, Curtis L. Mosher de l’Office of Biotechnology et Eric R. Henderson, spécialiste en bio-informatique et en biologie computationnelle. Leur étude intitulée « Wind Energy Conversion by Plant-Inspired Designs » a été publiée dans la revue scientifique Plos One le 13 janvier 2017. Les chercheurs ont eu recours à la biomimétique, une méthode conceptuelle qui consiste à transférer les connaissances des sciences de la nature en technologies écoresponsables.

Applications envisagées

Michael McCloskey professeur associé en génétique, développement et biologie cellulaire, et directeur de cette étude, a fait remarquer que ce concept ne va pas remplacer ou optimiser le design des éoliennes, car il est pensé pour fonctionner en tant que  source d’énergie hors réseaux pouvant respecter les contraintes d’espace. Cet appareil sera capable, par exemple, d’alimenter les appareils électroménagers d’une maison. Le prototype, réalisé pour les fins expérimentales du projet, est un assemblage de treillis métalliques au bout desquels sont reliées des lamelles en plastique sous forme de feuilles d’arbre. Lorsque le vent souffle, les feuilles effectuent des battements verticaux. Les feuilles contiennent des bandes en plastique particulières qui libèrent la charge électrique lorsqu’elles sont courbées par l’air. Selon McCloskey, il est possible de profiter de cette structure arborescente pour créer des appareils qui génèrent suffisamment d’électricité pour satisfaire les besoins des espaces publics à petite échelle tout en  servant à dissimuler les antennes relais cellulaires (des artefacts de camouflage sont déjà utilisés pour ce faire).

Méthode biomimétique : Idée de naissance et développement

Les chercheurs se sont inspirés de la feuille du peuplier faux-tremble. Pourquoi? Une légende française dit que les feuilles du peuplier remuent à la moindre brise parce que son bois a servi à la fabrication de la croix du Christ. Depuis, cet arbre n’arrête pas de trembler. Mais en réalité, le peuplier est l’un des arbres au feuillage le plus agité et le plus bruissant parce que ses feuilles arrondies sont reliées aux tiges par un très long pédoncule aplati qui favorise le battement régulier et intense.

Les chercheurs ont imité cette structure puisque ces feuilles s’agitent très énergiquement au moindre passage d’air, une forte sollicitation s’exerçant sur leur surface. Cette sollicitation est ce qui permet de produire de l’électricité dans les bandes. Cette force provoque en fait l’effet piézoélectrique. La piézoélectricité est la propriété de certains matériaux de se polariser électriquement sous l’action d’une force. La piézoélectricité du quartz, qui a été découverte par les frères Curie en 1880, est encore utilisée aujourd’hui dans des objets tels que les horloges et les briquets automatiques. En effet, ces derniers produisent une flamme lorsque la force exercée par le bouton poussoir sur le cristal provoque une tension électrique qui se décharge subitement sous forme d’étincelle. Il existe aussi des polymères piézoélectriques qui produisent de l’électricité lorsqu’ils sont soumis à des contraintes mécaniques.

Les chercheurs ont choisi la feuille du peuplier aussi parce qu’elle oscille selon un schéma régulier qui optimise la production de l’électricité. Selon les calculs faits par les chercheurs, une brise de 10 mi/h (16 km/h) qui souffle à travers un peuplier de 500 000 feuilles peut générer 80 watts par feuille. Évidemment, le voltage augmente avec la vitesse du vent. Les chercheurs ont effectué aussi des tests comparatifs en excitant les feuilles artificielles par des impulsions d’azote gazeux de 34 psi (livres par pouce carré). Ils ont remarqué que la sollicitation par l’air permet de réguler avec plus de précision la production de l’électricité. Les feuilles conçues par le groupe sont en pellicules de polyfluorure de vinylidène (PVDF) laminées et mesurent 6,15 sur 1,22 cm. Grâce à cette configuration, elles réagissent de la même façon que les feuilles naturelles puisqu’elles effectuent le même mouvement, à la même vitesse, et de facto produisant le voltage calculé.

Cette étude a été financée par la National Science Foundation et Don Halvorsen of Measurement Specialties, Inc. (Hampton, VA).

Hanen Hattab

Profil de l'auteur(e)

Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

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