Les panneaux solaires les plus puissants ne se trouvent sur aucune surface terrestre, mais poussé dans la mer. Les coquilles de bénitiers géants sont l’une des structures les plus efficaces de la planète. Grâce à la couche irisée qui recouvre leur coquille, à leurs mouvements et à la symbiose avec les algues photosynthétiques, les palourdes parviennent à convertir jusqu’à 67 % de la lumière solaire (photons) en électricité (électrons).
« Cela peut être contre-intuitif, car ces palourdes sont exposées à la lumière du soleil, mais elles sont en réalité très sombres à l’intérieur », a déclaré Alison Sweeney, professeur adjoint de physique, d’écologie et de biologie évolutive à la Yale School of Arts and Sciences, qui a étudié la question. étudier les mécanismes biologiques que la nature utilise pour survivre pendant des années afin d’inspirer et de créer de nouveaux matériaux et designs durables. Dans son dernier article, publié dans le magazine « PRX Energy », Sweeney va un peu plus loin.
La chercheuse et son équipe ont créé un modèle mathématique avec lequel il est capable de déterminer une formule pour créer des systèmes solaires plus efficaces. Et pour ce faire, il s’est basé sur la géométrie, le mouvement et la capacité de dispersion de la lumière d’un des animaux qui l’a toujours fasciné : les bénitiers géants.
Les chercheurs se sont concentrés sur potentiel d’énergie solaire qui abritent les bénitiers géants irisés qui résident dans les eaux peu profondes de la République des Palaos, dans le Pacifique occidental. Ce n’est pas pour rien que ces structures présentent plusieurs caractéristiques qui les rendent très bons collecteurs de lumière solaire.
Bénitier géant dans l’Aquarium du Finisterre (La Corogne). / Fernando Losada Rodríguez
Le plus important est peut-être que ces palourdes sont photosymbiotiques. Autrement dit, les algues unicellulaires qui poussent à sa surface dorment dans ses cylindres verticaux. Les deux sont indissociables, puisque les algues absorbent la lumière du soleil grâce au fait que la coquille irisée de la palourde disperse la lumière. Ils le font grâce à des cellules appelées iridocytes.
Des panneaux solaires qui font pousser des algues
Selon les chercheurs, Tant la disposition dans laquelle les algues sont placées que la dispersion de la lumière ont une importance dans la fonction de collecte de lumière.. La disposition des algues en colonnes verticales (parallèles à la lumière) leur permet d’absorber plus efficacement la lumière du soleil. Mais ils ne pourraient pas y parvenir si ces rayons n’avaient pas été préalablement filtrés par les iridocytes.
Sur la base de cette géométrie, Sweeney a développé un modèle pour calculer l’efficacité quantique (la capacité de convertir des photons en électrons) des palourdes. Ainsi, en tenant compte, en outre, des fluctuations de la lumière solaire, l’intensité solaire à midi et au coucher du soleil a déterminé que l’efficacité quantique des palourdes est de 42%.
Mais il y avait autre chose. « Les palourdes aiment bouger toute la journée », explique Sweeney. Les palourdes sont capables de s’étirer ou de se rétracter en fonction des changements qu’elles remarquent au soleil.
« Ce tronçon sépare les colonnes verticales, les rendant plus courtes et plus larges si nécessaire », explique-t-il. En ajoutant cette fonctionnalité, l’efficacité quantique de la palourde est passée à 67 %. En comparaison, une forêt tropicale n’est efficace qu’à 14 %.
Deux bénitiers géants. / Christophe Specjalski
« « Une leçon que nous pouvons tirer de tout cela est l’importance de prendre en compte la biodiversité en général », » déclare Sweeney, qui travaille sur la biodiversité depuis plusieurs années. Ces exemples peuvent offrir inspiration et perspectives pour une technologie énergétique durable plus efficace.
En fait, comme le souligne le chercheur, ces données serviront à « imaginer une nouvelle génération de panneaux solaires qui cultivent des algues, ou des panneaux solaires en plastique bon marché fabriqués à partir d’un matériau élastique ».
Etude de référence : PRX Energy 3, 023014 (2024) – Mécanisme simple pour une efficacité optimale d’utilisation de la lumière de la photosynthèse inspirée des bénitiers géants (aps.org)