La machine à vapeur est à l’origine de la révolution industrielle. Elle a commencé par fournir de l’énergie mécanique pour les trains et autres machines et on la retrouve dans les centrales nucléaires où elle entraîne les turbines produisant de l’électricité. La vapeur peut également servir à stériliser, à distiller, à désaliniser. Aujourd’hui, c’est grâce à l’énergie solaire associée à des nanoparticules qu’une nouvelle voie de production de vapeur apparaît. Un dispositif conçu par l’équipe de Naomi Halas, directrice du laboratoire de nanophotonique (LANP) de l’université Rice, affiche des performances remarquables avec ce cocktail inédit qui risque de troubler ceux qui défendent les énergies alternatives tout en vouant les nanotechnologies aux gémonies. Les résultats de l’équipe sont publiés dans un article de la revue ACS Nano du 19 novembre 2012.

Un rendement de 24%

Les chercheurs avancent un rendement global de leur système de… 24%. Nettement plus élevé que celui des panneaux photovoltaïques (environ 15%). L’idée de Naomi Halas dérive de celle des capteurs thermiques classiques. Ces derniers sont constitués d’une boite dont l’une des faces est réalisé est en verre transparent. A l’intérieur, un circuit d’eau collecte la chaleur piégée par l’effet de serre et par la couleur noire du capteur. Les échanges thermiques sont donc réalisés par conduction entre la paroi métallique du capteur et l’eau qui y circule. Le LANP a, d’une certaine façon, réduit ce capteur en nanoparticules qu’il a mises en solution dans l’eau. Bien entendu, il a choisi des nanoparticules qui captent particulièrement bien les longueurs d’ondes de l’ensemble du spectre solaire, y compris celles qui sont en dehors du visible, pour les convertir en chaleur. Ce sont ainsi des milliards de capteurs qui agissent au plus près des molécules d’eau. Le résultat est spectaculaire : en 10 secondes, des bulles de vapeur se forment et remontent à la surface du liquide.

“Avec cette technologie, nous commençons à concevoir l’énergie solaire thermique d’une façon complètement différente”, explique Naomi Halas. “Nous passons du chauffage de l’eau à l’échelle macroscopique à un chauffage à l’échelle nanoscopique. Nos particules sont extrêmement petites, plus petites que la longueur d’onde de la lumière. Cela signifie qu’elles disposent d’une très faible surface pour dissiper la chaleur. L’intense montée en température nous permet de générer de la vapeur localement, juste à la surface des nanoparticules. L’idée de générer de la vapeur localement est contre-intuitive”, ajoute-t-elle. Et pourtant, cela marche !

Pour le démontrer, les chercheurs plongent un  tube rempli d’eau et de nanoparticules dans un sceau plein de glace. Avec une simple lentille de Fresnel, ils concentrent la lumière sur la base du tube en contact avec l’eau glacée. Aussitôt des bulles de vapeur se forment dans le tube. L’eau vient de passer de 0°C à 100°C en quelques secondes. Le LANP a utilisé deux types de nanoparticules, du carbone et des nanocoquilles (nanoshells)  d’or et dioxyde de silicium (SiO2). L’intérêt du procédé, c’est qu’il ne consomme pas de nanoparticules. Celles-ci restent dans le liquide. Il suffit donc d’alimenter le système en eau pour obtenir de la vapeur…

Les applications d’un tel système semblent multiples et pas forcément imaginables aujourd’hui. Si Naomi Halas préfère modérer les perspectives en matière de production d’électricité et insister plutôt sur les utilisations destinées aux pays en développement (sanitaire, stérilisation, distillation, dessalement), c’est peut-être en raison du soutien de la fondation Bill et Melinda Gates… La voie ouverte par la combinaison solaire-nano pourrait faire partie des avancées majeures que la planète attend pour accélérer la transition énergétique et apporter les moyens nécessaires à la lutte contre un réchauffement climatique excessif.

Michel Alberganti

– Les journaux ont beaucoup titré ces derniers jours sur cette nouvelle bactérie très résistante aux antibiotiques, présente dans le sous-continent indien, qui commence à se promener partout dans le monde. Faut-il pour autant s’affoler et renoncer à son voyage de noces en Inde ? Le blog 80beats de Discover Magazine fait un point rapide et complet.

– Les chiens sont probablement l’espèce de mammifères au sein de laquelle on trouve les plus grandes variations de taille (regardez cette rencontre entre un chihuahua et un grand danois pour vous en persuader…). Ceci est dû aux croisements et élevages sélectifs que l’homme a effectués avec son meilleur ami pendant des siècles et des siècles. Comme le rapporte le Scientific American, une étude australienne vient de s’intéresser aux modifications du cerveau que ces bouleversements morphologiques ont pu entraîner. Elle s’est notamment aperçue que chez les races à nez écrasé, le cerveau avait pivoté, ce qui avait déplacé le bulbe olfactif. Quelles conséquences cela a-t-il sur l’odorat mais aussi sur le comportement et l’agressivité des chiens ? Il faudra mener d’autres études pour le savoir.

– La plus grosse planète de notre système solaire, Jupiter, est une géante gazeuse. Ce qui ne l’empêche pas de posséder un noyau rocheux. Il est cependant surprenant de constater que le noyau de Jupiter est plus léger que celui de sa cousine Saturne, pourtant plus petite. Après avoir effectué une série de simulations, une équipe internationale d’astronomes estime que le noyau de Jupiter a pu être en grande partie vaporisé par une collision avec une grosse planète rocheuse, lors de la jeunesse du système solaire. Pour rappel, l’existence de la Lune est sans doute le fruit d’un carambolage entre la Terre et une planète analogue à Mars.

La Grande Tache rouge de Jupiter

– Restons dans l’astronomie, avec les priorités de recherche pour les dix ans à venir que vient de définir, dans ce domaine, le National Research Council américain. Au menu : découvrir ce qui se cache derrière la mystérieuse énergie noire, remonter à l’origine des galaxies et des trous noirs géants, et chercher, pas trop loin de nous, des planètes extra-solaires dites “habitables”, c’est-à-dire des planètes où les conditions propices à l’apparition de la vie sont réunies.

– La nocivité pour la santé des nanoparticules, dont la taille avoisine le milliardième de mètre, est au centre des débats sur les nanotechnologies. Comme il est difficile de prévoir si ces poussières de poussières seront dangereuses ou pas, les opposants aux “nanos” brandissent le principe de précaution. Cela changera peut-être avec une méthode que viennent de développer des chercheurs américains, qui permet, selon eux, de prédire comment interagira telle ou telle nanoparticule avec un système biologique donné (être humain y compris…).

– Ces mêmes chercheurs pourraient commencer leurs travaux appliqués avec les chaussettes anti-odeurs, qui sont recouvertes de nanoparticules d’argent, lesquelles ont des vertus bactéricides. L’ennui c’est que les chaussettes, cela se lave. Et que se passe-t-il quand les nanoparticules d’argent se décrochent et se retrouvent dans la nature ? C’est à cette question qu’ont voulu répondre d’autres scientifiques américains avec une expérience décrite par le New Scientist. D’où il ressort que les nanoparticules d’argent en liberté peuvent augmenter… l’effet de serre !

Pierre Barthélémy

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