Afin d’améliorer l’efficacité de la photosynthèse naturelle, un chercheur de l’université de Californie à Berkeley a créé des “bactéries cyborg”.

Ces bactéries ont été modifiées pour développer et couvrir leurs corps de minuscules nanocristaux de semi-conducteurs qui agissent comme des panneaux solaires.

Bien que de nombreux organismes vivants sur Terre s’appuient sur la photosynthèse comme source d’énergie, le processus a une faiblesse : la chlorophylle. Les plantes et d’autres organismes utilisent le pigment vert pour capter le soleil pendant la photosynthèse, mais il n’est pas très efficace. Des scientifiques ont donc cherché des moyens de moderniser la photosynthèse naturelle afin que les humains puissent capter et utiliser l’énergie du Soleil de manière plus efficace.

Kelsey K. Sakimoto, chercheur au laboratoire de Peidong Yang à l’université de Californie à Berkeley, a proposé une nouvelle alternative à la photosynthèse naturelle : des bactéries cyborg qui ont été formées pour se couvrir de panneaux solaires beaucoup plus efficaces que la chlorophylle afin de convertir la lumière du soleil en composés utiles.

Selon Sakimoto :

Plutôt que de compter sur la chlorophylle inefficace pour récolter la lumière du soleil, j’ai enseigné aux bactéries comment cultiver et couvrir leur corps avec de minuscules nanocristaux de semi-conducteurs.

Ces nanocristaux sont beaucoup plus efficaces que la chlorophylle et peuvent être cultivés à une fraction du coût des panneaux solaires.

Dans l’image d’entête, une représentation artistique d’un bioréacteur (à gauche) chargé de bactéries ornées de sulfures de cadmium, de nanocristaux absorbant la lumière (milieu) pour convertir la lumière, l’eau et le dioxyde de carbone en produits chimiques utiles. (Kelsey K. Sakimoto)

Ci-dessous, une des bactéries. (Kelsey K. Sakimoto)

Pour produire ses bactéries cyborg, Sakimoto les a alimentées de l’acide aminé cystéine et de l’élément cadmium.

Les bactéries ont ensuite synthétisé des nanoparticules de sulfure de cadmium (CdS), qui absorbent efficacement la lumière, fonctionnant comme des panneaux solaires sur les surfaces bactériennes.

Le nouvel organisme hybride, appelé M. thermoacetica-CdS, produit de l’acide acétique utile à partir de l’énergie lumineuse, de l’eau et du CO2 à un rythme qui surpasse toute source de photosynthèse naturelle.

L’humanité est confrontée à un besoin toujours croissant d’alternatives aux combustibles fossiles alors que nous faisons face aux conséquences des émissions de gaz à effet de serre et à une population qui augmente rapidement et qui exige de l’énergie. La photosynthèse artificielle n’est pas un concept nouveau, et un système qui n’exige que la lumière du soleil et des produits chimiques organiques simples pour générer de l’énergie renouvelable à moindre coût et de manière propre est hautement souhaitable.

Bien que des progrès limités aient été réalisés dans ce domaine, jusqu’à maintenant, aucune solution proposée n’a été assez efficace pour justifier d’une utilisation commerciale.

Cependant, les bactéries de Sakiomoto, sont à 80% effectives et sont à la fois capables de se reproduire et de se régénérer, ce qui en fait une technologie à zéro déchet avec de multiples utilisations.

Une fois recouvert de ces minuscules panneaux solaires, les bactéries peuvent synthétiser des aliments, des carburants et des plastiques, en utilisant de l’énergie solaire.

Bien qu’il reconnaisse que davantage de recherches seront nécessaires, Sakiomoto espère que ses bactéries cyborg deviendront une alternative viable aux combustibles fossiles, aidant le monde à produire de l’énergie moins chère et propre.

Présentation des travaux par l’American Chemical Society :

 

Sakimoto a présenté ses travaux lors de la 254th National Meeting & Exposition de l’American Chemical Society, décrit sur le site de l’université de Californie à Berkeley : Cyborg bacteria turn sunlight into useful chemicals et sur le site du Peidong Yang Group.