Les chercheurs alimentent un microprocesseur avec des algues, de la lumière et de l’eau

Les chercheurs de l’Université de Cambridge ont réalisé une prouesse impressionnante dans le domaine de la microinformatique. L’équipe a utilisé une espèce d’algues répandue pour alimenter un microprocesseur de manière continue pendant un an, et ce, avec seulement la lumière ambiante et de l’eau. Le nouveau système pourrait être une méthode fiable et renouvelable pour alimenter de petits appareils. 

La recherche a été publiée dans la revue Energy & Environmental Science. 

Alimentation d’un petit système avec des algues

Le système est comparable en taille à une pile AA, et il se compose d’un type d’algues non toxiques appelées Synechocystis. Ces algues récoltent naturellement l’énergie du soleil grâce au processus de photosynthèse, qui génère un petit courant électrique qui interagit avec une électrode en aluminium. C’est ce qui permet aux algues d’alimenter un microprocesseur. 

Le système est construit à partir de matériaux peu coûteux et principalement recyclables, ce qui signifie qu’il peut être reproduit des centaines de milliers de fois et alimenter de nombreux petits appareils dans l’Internet des objets (IoT). Selon l’équipe, ce système pourrait être utilisé dans des situations hors réseau ou des endroits reculés, en exploitant les petites quantités de puissance. 

Le professeur Christopher Howe, de l’Université de Cambridge, est l’auteur principal de l’article. 

“L’Internet des objets a besoin d’une quantité croissante de puissance, et nous pensons que cela devra provenir de systèmes qui peuvent générer de l’énergie, plutôt que de simplement la stocker comme les batteries”, a déclaré le professeur Howe. “Notre dispositif photosynthétique ne s’épuise pas comme une batterie car il utilise continuellement la lumière comme source d’énergie.”

Construction et test du système

L’expérience menée par l’équipe a utilisé l’appareil pour alimenter un Arm Cortex M0+, un microprocesseur souvent utilisé dans les appareils IoT. Fonctionnant dans un environnement domestique et des conditions semi-extérieures sous lumière naturelle et fluctuations de température associées, les chercheurs ont pu obtenir des résultats solides après six mois de production d’énergie continue. 

Le Dr Paolo Bombelli, de l’Université de Cambridge, est l’auteur principal de l’article. 

“Nous avons été impressionnés par la façon dont le système a fonctionné de manière cohérente pendant une longue période – nous pensions qu’il allait s’arrêter après quelques semaines, mais il a continué à fonctionner”, a déclaré le Dr Bombelli. 

Le type spécifique d’algues utilisé pour le système ne nécessite pas d’alimentation puisqu’il produit sa propre nourriture par photosynthèse. Même si la photosynthèse nécessite de la lumière, l’appareil est capable de produire de l’énergie pendant les périodes de obscurité. Selon l’équipe, cela pourrait être dû au fait que les algues traitent une partie de leur nourriture dans des conditions sans lumière, ce qui les aide à continuer à générer un courant électrique. 

Puisque l’alimentation de milliards d’appareils IoT avec des batteries au lithium est très peu pratique, et que les appareils photovoltaïques traditionnels sont fabriqués à partir de matériaux dangereux qui nuisent à l’environnement, le nouveau développement pourrait avoir de grandes implications pour le domaine. 

La recherche a été menée en collaboration entre l’université et Arm, qui est une entreprise leader dans la conception de microprocesseurs. Arm Research a été responsable du développement de la puce de test Arm Cortex M0+, de la construction de la carte et de la mise en place de l’interface de collecte de données cloud dans les expériences.