La bio-batterie qui se dégrade toute seule
Les champignons fascinent. Ce royaume des êtres vivants – plus proche des animaux que des plantes – comprend une énorme diversité. On y trouve de tout : du champignon comestible à la moisissure, de l'organisme unicellulaire au plus grand organisme de la Terre, du parasite qui rend malade au super-héros qui fabrique des médicaments. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Empa ont réussi à extraire des champignons une capacité supplémentaire : générer de l'électricité.
Dans le cadre d'un projet de recherche de trois ans soutenu par la fondation Gebert Rüf dans le cadre du programme d'encouragement «Microbials», les chercheurs du laboratoire «Cellulose and Wood Materials» de l'Empa ont en effet développé une batterie de champignons qui fonctionne. Les cellules vivantes ne produisent pas beaucoup de courant, mais suffisamment pour alimenter par exemple un capteur de température pendant quelques jours. De tels capteurs sont utilisés dans l'agriculture ou dans la recherche environnementale. Le plus grand avantage de la pile fongique : non seulement elle est complètement non toxique, contrairement aux piles traditionnelles, mais elle est également biodégradable.
Des champignons fabriqués par une imprimante 3D
Pour être correct, la pile n'est pas une batterie, mais ce que l'on appelle une pile à combustible microbienne. Comme tous les êtres vivants, les micro-organismes transforment les nutriments en énergie. Les piles à combustible microbiennes exploitent ce métabolisme et récupèrent une partie de l'énergie sous forme d'électricité. Jusqu'à présent, elles fonctionnaient généralement avec des bactéries. «Nous avons pour la première fois combiné deux espèces de champignons pour créer une pile à combustible qui fonctionne», explique Carolina Reyes, chercheuse à l'Empa. Les métabolismes des deux champignons se complètent : du côté de l'anode se trouve une levure dont le métabolisme libère des électrons. La cathode est colonisée par un champignon de la pourriture blanche, la tramète pubescente. Ce dernier produit une enzyme particulière qui permet de capturer les électrons et de les évacuer de la cellule.
Les champignons ne sont pas «plantés» dans la pile, mais en font partie intégrante dès le départ. Les composants de la pile fongique sont en effet fabriqués par impression 3D. Cela permet aux chercheurs de structurer les électrodes de manière à ce que les micro-organismes puissent accéder le plus facilement possible aux substances nutritives. Pour cela, les cellules fongiques sont mélangées à l'encre d'impression. Plus facile à dire qu'à faire : «Il est déjà assez exigeant de trouver un matériau dans lequel les champignons se développent bien», explique Gustav Nyström, directeur du laboratoire «Cellulose and Wood Materials». «Mais il faut aussi que l'encre puisse être extrudée facilement sans que les cellules fongiques ne meurent – et bien sûr, elle doit encore être conductrice d'électricité et biodégradable».
