Aux États-Unis, les scientifiques ont trouvé de nouvelles façons de fabriquer des biocarburants, d'augmenter les rendements des cultures et d'exploiter le dioxyde de carbone grâce à de nouvelles applications de matériaux familiers.

Tandis que les politiciens adoptent la posture et que les scientifiques du climat soupirent tristement, les chercheurs des laboratoires continuent de trouver de nouvelles façons ingénieuses d'économiser l'énergie, d'accroître l'efficacité et de tirer le meilleur parti de l'énergie solaire.

Darren Drewry du Jet Propulsion Laboratory en Californie et deux collègues de l'Université de l'Illinois ont un modèle informatique capable de concevoir des cultures de soja capables de produire 8.5% plus de nourriture, 13% moins d'eau et 34% plus de lumière dans l'espace.

Ils rapportent dans le journal Global Change Biology qu'ils peuvent atteindre les trois objectifs en sélectionnant une distribution des feuilles légèrement différente sur la tige et en fonction de l'angle de croissance de la feuille, en utilisant une technique appelée optimisation numérique pour essayer un très grand nombre de traits structuraux afin d'obtenir les meilleurs résultats. "Et étonnamment, il existe des combinaisons de ces traits qui peuvent améliorer chacun de ces objectifs en même temps", explique le Dr Drewry.

Dans le grand défi de l'évolution, les plantes se battent pour la lumière et essayent de se mettre à l'ombre.

«Nos plantes cultivées reflètent des millions d'années dans la nature dans ces conditions compétitives», a déclaré Stephen Long, biologiste végétal. «Dans un champ de culture, nous voulons que les plantes partagent leurs ressources et conservent l'eau et les nutriments, alors nous avons examiné ce que les arrangements de feuilles feraient le mieux.

Une fois que les futurs agronomes ont déterminé ce qu'ils veulent le plus d'une culture - et dans les zones arides, l'économie de l'eau doit avoir un taux élevé - le programme peut décider de la meilleure configuration de la feuille. À partir de là, les futurs sélectionneurs pourraient sélectionner des caractères dans l'énorme bibliothèque de variétés de soja existantes.

Avantage durable

Ils pourraient réduire la canopée pour laisser passer la lumière à des niveaux inférieurs pour augmenter le rendement, ou ils pourraient augmenter la canopée pour refléter la lumière dans l'espace et compenser le changement climatique.

"Nous pouvons également modéliser ce que ces auvents peuvent faire dans un climat futur, de sorte qu'il sera valide 40 ou 50 années", explique Praveen Kumar, ingénieur en environnement.

À l'Université de Stanford en Californie, d'autres scientifiques ont pensé à un moyen de fabriquer du biocarburant sans bénéficier des champs, des plantes ou de la lumière du soleil. Ils rapportent dans Nature qu'ils ont conçu un catalyseur au cuivre dérivé d'oxyde qui peut transformer le monoxyde de carbone - le gaz mortel dans les échappements de voitures et les centrales au charbon - directement en éthanol liquide du type maintenant fabriqué à partir de maïs et d'autres cultures.

De plus, disent-ils, ils peuvent le faire à température ambiante et à des pressions atmosphériques normales. La technique repose sur la capacité à transformer l'oxyde de cuivre en un réseau de nanocristaux de cuivre métallique qui servirait de cathode dans une réaction d'électrolyse et réduirait le monoxyde de carbone en éthanol.

Le biocarburant est cher: il faut du temps, des champs, de l'engrais et de l'eau. Il faut 800 gallons d'eau pour faire pousser un boisseau de maïs, ce qui donne trois gallons d'éthanol. La nouvelle technique pourrait éliminer la récolte, le temps et beaucoup d'eau.

Gain d'efficacité de dix fois

Et cela ouvre une autre façon d'exploiter CO2 capturé comme une source d'énergie. Le dioxyde de carbone peut être transformé efficacement et facilement en monoxyde de carbone. Le nouveau catalyseur de cuivre dérivé d'oxyde pourrait alors transformer le monoxyde de carbone en éthanol avec dix fois l'efficacité de tous les catalyseurs de cuivre normaux.

L'équipe aimerait augmenter sa cellule catalytique et la voir alimentée par l'énergie solaire ou éolienne. "Mais nous avons beaucoup plus de travail à faire pour rendre un appareil pratique", a déclaré Matthew Kanan de Stanford.

Pendant ce temps, les scientifiques de l'Oregon rapportent dans la revue de la Royal Society of Chemistry Avances RSC qu'ils ont testé une nouvelle façon d'exploiter les rayons du soleil, et d'utiliser ce pouvoir pour fabriquer des matériaux d'énergie solaire en même temps.

Une fois de plus, l'alliance de la nanoscience et du cuivre a eu des conséquences inattendues. En focalisant continuellement la lumière sur un micro-réacteur à flux continu, les chercheurs ont synthétisé des encres de nanoparticules de cuivre et d'indium qui pourraient faire cellules solaires à couche mince en quelques minutes. D'autres processus peuvent prendre des heures pour fournir les mêmes matériaux.

"Il pourrait produire des matériaux d'énergie solaire partout où il y a une ressource solaire adéquate et dans ce processus de fabrication chimique, il n'y aurait aucun impact énergétique", a déclaré Chih-Hung Chang de l'Oregon State University.

- Climate News Network

À propos de l’auteur

Tim Radford est un journaliste indépendant. Il a travaillé pour The Guardian pour 32 ans, devenant (entre autres choses) lettres éditeur, rédacteur en chef des arts, éditeur littéraire et rédacteur scientifique. Il a remporté le Association of Science Writers britanniques prix pour écrivain scientifique de l'année quatre fois. Il a siégé au comité britannique pour le Décennie internationale de la prévention des catastrophes naturelles. Il a donné des conférences sur la science et les médias dans des dizaines de villes britanniques et étrangères. 

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