L'évaporation donne de l'énergie aux spores

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En haut. Bas. En haut. Bas. ((Montrez la vidéo de levage)) C'est le pouvoir de l'évaporation - et des SPORES. Ces spores sont des bactéries dormantes et desséchées qui se dilatent avec l'humidité et se contractent lorsqu'elles sont sèches. Chacun mesure environ un micron de long, c'est-à-dire un vingt-cinq millième de pouce. Pour exploiter ces minuscules moteurs, les scientifiques de l'Université de Columbia ont fabriqué une pâte liquide de spores et l'ont peinte sur un mince ruban en plastique. Comme les spores absorbent et perdent l'eau qui provient de l'évaporation, les sections de ruban agissent comme des muscles. Ils peuvent soulever des poids ou ouvrir et fermer de petits volets. Ils peuvent même alimenter une roue. Les muscles des spores maintiennent de minuscules poids bleus éloignés de l'axe de la roue lorsqu'ils se dilatent dans une chambre humide. Ils les rapprochent lorsqu'ils rétrécissent dans l'air sec. Le changement de poids entraîne la roue. Bien que la voiture qu'ils ont propulsée avec ce système soit un jouet, l'idée est grande. Et éventuellement, les machines pourraient l'être aussi.

De James Gorman

La science est toujours à la recherche de nouvelles façons d'exploiter les sources d'énergie naturelles - de meilleures éoliennes, de nouveaux panneaux solaires, des pompes à chaleur géothermiques pour les maisons.

Mais les scientifiques de l'Université de Columbia ont mis au point quelque chose de vraiment inhabituel : une méthode pour utiliser de minuscules spores bactériennes pour exploiter un processus de transfert d'énergie qui, à grande échelle, est un facteur extrêmement important dans le climat et la météo de la planète, à savoir l'évaporation.

Les spores sont des bactéries sèches et dormantes. Ils se dilatent lorsqu'ils absorbent l'humidité et se contractent lorsqu'ils en perdent. Les chercheurs ont vu que s'ils pouvaient contrôler l'évaporation, alors ils pourraient contrôler l'expansion et la contraction des spores, qui pourraient être utilisées comme de petits muscles.

Le problème, c'est qu'ils sont très, très petits. Chaque spore mesure environ un micron de long. Vingt-cinq mille d'entre eux mis bout à bout s'étireraient d'environ un pouce. Ce que les scientifiques ont fait, c'est concevoir un moyen de combler le fossé entre l'incroyablement petit et le simplement petit, pour alimenter des appareils comme une petite voiture pour démontrer que leur méthode peut fonctionner.

Ozgur Sahin, le biologiste qui est l'auteur principal d'un rapport sur les nouveaux travaux de Nature Communications, a déclaré que ce n'était qu'un moyen d'inciter les autres à franchir le pas suivant. Il a déclaré que le processus développé par Xi Chen et d'autres dans son laboratoire pouvait fonctionner à une échelle beaucoup plus grande. Imaginez quelque chose de la taille d'un moulin à vent, mais fonctionnant par évaporation. Appelez cela un moulin à humidité.

Manu Prakash, biophysicien à l'Université de Stanford, qui n'avait aucun lien avec la recherche, a déclaré : "Ce qui est beau, c'est cette idée de transformer quelque chose de bactérien, d'un micron, en un matériau commun et quotidien avec lequel je peux concevoir."

La recherche est née d'un projet antérieur dans lequel le laboratoire du Dr Ozgur étudiait les propriétés des spores bactériennes pour d'autres raisons. L'équipe a calculé l'énergie impliquée dans l'expansion et la contraction, et a pensé qu'elle devait essayer d'exploiter cette énergie.

"Mais comment l'utiliser ?" se souvient-il s'être demandé à l'époque. Une spore n'avait aucune valeur et des millions étaient nécessaires sous une forme pratique. Ce que l'équipe a fait était de mélanger les spores avec de la colle diluée, créant une sorte de pâte, qu'ils ont appliquée sur une fine bande de plastique sur laquelle la pâte a séché.

Des sections de la bande fonctionnaient comme des muscles artificiels, se dilatant et se contractant avec les changements d'humidité. En utilisant la bande dans différentes configurations, l'équipe du Dr Sahin a fabriqué de petits gadgets pour soulever des poids, ouvrir et fermer des volets et même alimenter une petite voiture.

Le laboratoire a utilisé des spores de bactéries communes du sol qui sont omniprésentes et inoffensives. Ils pourraient théoriquement revenir à une vie active, mais le Dr Sahin a déclaré: "Les spores se réveillent lorsqu'il y a un déclencheur, certains produits chimiques ou nutriments. Aucun de ceux-ci n'est présent", dans les expériences. L'eau en elle-même n'est pas un déclencheur.

Si, comme l'espère le Dr Sahin, les entrepreneurs et les ingénieurs sont suffisamment intrigués par le processus pour poursuivre des applications pratiques, la bactérie pourrait être génétiquement modifiée pour rendre encore moins probable qu'elle se réveille.

Non pas que les bactéries vivantes du sol constitueraient un danger, mais comme elles perdraient la coque rigide qui les retient sous forme de spores, une résurrection bactérienne rendrait tout appareil utilisant la puissance des spores moins efficace.

Le Dr Prakash a déclaré avoir vu "beaucoup d'inspiration biologique" dans la recherche. Les plantes utilisent l'évaporation de diverses manières - pour pomper l'eau des arbres géants, par exemple, et pour alimenter la dispersion explosive des graines lorsque les gousses se dessèchent.

Le groupe Columbia, a-t-il dit, a utilisé le pouvoir d'évaporation combiné au matériau en expansion inhabituel des spores pour créer quelque chose de complètement nouveau.

"L'évaporation est belle", a-t-il déclaré.