Les villes du futur pourraient être éclairées par les algues

La façon dont nous produisons de la lumière a étonnamment peu changé depuis que Thomas Edison a développé la première ampoule en 1879.

L'ampoule LED a récemment considérablement réduit les coûts d'électricité, mais elle utilise toujours la même source d'énergie et continue de contribuer au réchauffement climatique, car la majeure partie de l'électricité provient toujours de la combustion de combustibles fossiles.

Nous avons besoin d'une nouvelle méthode pour produire de la lumière qui, au lieu d'utiliser l'électricité conventionnelle, utilise la propre énergie de la nature.

Aux États-Unis, quelques chercheurs dévoués étudient les algues bioluminescentes depuis quelques années, mais ils n'ont jamais réussi à cartographier l'ensemble du système bioluminescent au sein des algues. À l'Université technique du Danemark (DTU), nous menons la première recherche danoise dans ce domaine, et elle montre que des organismes bioluminescents pourraient un jour éclairer nos villes d'une lumière bleu turquoise.

Il y a cependant des défis clairs à résoudre avant que cela ne devienne une réalité. Nous devrons peut-être transférer des gènes d'organismes bioluminescents vers d'autres organismes verts, peut-être des plantes supérieures qui pourront émettre de la lumière plus efficacement.

Les algues se trouvent partout sur terre et dans la mer et sont extrêmement importantes pour la vie telle que nous la connaissons.

Beaucoup de gens associent les algues aux algues (macroalgues), mais en fait la plupart des algues sont des microalgues. Ces algues sont si petites qu'on ne peut les voir qu'au microscope.

Certains d'entre eux, appelés dinoflagellés, émettent une forte lumière bleue la nuit. Ce phénomène est connu sous le nom de bioluminescence, par lequel les organismes vivants produisent de la lumière via des réactions chimiques.

Vous pouvez le voir vous-même à certaines périodes de l'année dans les climats plus chauds, autour de l'équateur du Brésil à l'Australie.

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Même si les gens ont observé ce phénomène dans l'océan pendant plus de 2 500 ans, nous en savons encore étonnamment peu sur les algues impliquées et sur la façon dont elles produisent de la lumière.

Les algues émettent une lumière bleue lorsqu'elles sont secouées. Par exemple, lorsqu'un prédateur nage en créant un courant, ou lorsque les algues sont frappées par des vagues dans les eaux côtières.

Deux molécules sont particulièrement importantes pour la production de lumière : la luciférase (une enzyme) et la luciférine (une molécule produite par la photosynthèse).

Lorsque les algues enregistrent une perturbation, une chaîne de processus chimiques cellulaires est mise en mouvement provoquant une chute du pH. Cela active les enzymes luciférases, qui se lient à la luciférine et transfèrent de l'énergie à la luciférine via un processus appelé oxydation. C'est la libération d'énergie de la luciférine que nous voyons sous forme de lumière bleue.

Elle n'a jusqu'à présent été démontrée que théoriquement et non expérimentalement.

Les algues bioluminescentes ont besoin d'énergie pour émettre de la lumière, tout comme votre lampe de chevet qui se branche sur une prise de courant pour accéder à l'électricité. Les algues tirent leur énergie d'une autre source : le Soleil.

Ils utilisent la lumière du soleil pour produire de l'énergie via la photosynthèse pour effectuer toute une gamme de processus au niveau cellulaire.

Vous pouvez imaginer les algues comme de minuscules lampes individuelles, alimentées par une cellule solaire. Ils se "rechargent" pendant la journée pour pouvoir émettre leur lumière bleue toute la nuit.

Il existe un certain nombre d'animaux bioluminescents, de champignons et de bactéries. Tous ont besoin de nourriture pour produire l'énergie nécessaire pour s'illuminer. Les algues exploitent la lumière du soleil et le dioxyde de carbone (CO2) : deux sources d'énergie inépuisables, respectueuses de l'environnement et neutres en CO2.

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Nous utilisons une grande partie de l'électricité pour éclairer nos maisons, nos routes, nos parkings, etc. Cette électricité provient en grande partie de la combustion de combustibles fossiles, ce qui augmente la quantité de CO2 dans l'atmosphère et entraîne le réchauffement climatique. Par conséquent, nous avons besoin d'une source de lumière plus durable.

Les microalgues poussent dans l'eau salée, mais tant qu'elles poussent dans un récipient fermé, elles peuvent fonctionner comme une lampe biologique, qui pourrait être utilisée comme ampoule pour éclairer nos villes, vitrines, bâtiments, routes et parkings.

Les algues bioluminescentes sont la première étape du développement de la lumière biologique, mais l'utilisation d'algues dans une lampe présente des défis évidents. Les algues doivent être mises en mouvement avant de s'illuminer, ce qui est problématique dans une lampe. De plus, ils n'éclairent que pendant une période relativement courte en raison de la limitation énergétique.

Produire des lampes biologiques qui peuvent éclairer toute la nuit sans mouvement signifie que nous devons penser de manière entièrement nouvelle.

À l'heure actuelle, nous essayons de déterminer précisément quels gènes sont utilisés pour émettre de la lumière, puis de transférer ces gènes à d'autres organismes photosynthétiques pour produire une plante bioluminescente capable d'émettre de la lumière toute la nuit.

Nous n'en sommes pas encore là et il faudra de nombreuses années de recherche. Mais imaginez, entrer dans une ville du futur baignée d'une lumière bleue produite par les plantes.

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Kristian Ejlsted a fondé Allumen IVS, qui vend des algues bioluminescentes à utiliser dans l'enseignement en tant que kit pédagogique et pour les clients qui souhaitent cultiver leurs propres algues bioluminescentes à la maison.

Traduit par : Catherine Jex

Les villes intelligentes sont bien plus que la technologie et le big data. Il s'agit d'utiliser la technologie de manière durable et d'une manière qui améliore la vie des personnes qui y vivent.

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