Produire de l'électricité verte avec des plumes de poulet

L'industrie alimentaire génère d'énormes quantités de déchets et de sous-produits, notamment dans la production de volaille. Chaque année, environ 40 millions de tonnes de plumes de poulet sont incinérées. Cela ne libère pas seulement de grandes quantités de CO₂ mais aussi des gaz toxiques comme le dioxyde de soufre.

Des chercheurs de l'ETH Zurich et de l'Université de technologie de Singapour (NTU) ont trouvé un moyen d'utiliser ces plumes à bon escient. A l'aide d'un procédé simple et écologique, ils extraient la protéine kératine des plumes et la transforment en fibres très fines, appelées fibrilles amylo?des. Ces filaments de kératine sont ensuite utilisés dans la membrane d'une pile à combustible.

Les piles à combustible produisent du CO₂-Les piles à combustible ne produisent pas d'électricité à partir d'hydrogène et d'oxygène et ne dégagent que de la chaleur et de l'eau. Elles pourraient jouer un r?le important à l'avenir en tant que source d'énergie durable. Le c?ur de chaque pile à combustible est une membrane semi-perméable. Elle laisse passer les protons, mais bloque les électrons, les obligeant à circuler via un circuit externe de l'anode chargée négativement à la cathode chargée positivement, ce qui permet de produire du courant électrique.

Utiliser les déchets industriels à bon escient

Dans les piles à combustible traditionnelles, des produits chimiques hautement toxiques ("Forever Chemicals") sont utilisés jusqu'à présent pour de telles membranes. Ils sont chers et ne sont pas dégradables dans l'environnement. En revanche, la membrane développée par les chercheurs de l'ETH et de la NTU est principalement composée de kératine biologique, qui est respectueuse de l'environnement et disponible en grandes quantités - les plumes de poulet sont composées à 90% de kératine. La membrane est ainsi jusqu'à trois fois moins chère que les membranes traditionnelles dès sa fabrication en laboratoire.

"Depuis quelques années, j'étudie intensivement différentes possibilités d'utiliser les déchets alimentaires pour des systèmes d'énergie renouvelable", explique Raffaele Mezzenga, professeur d'alimentation et de matériaux mous à l'ETH Zurich. "Avec notre dernier développement, nous bouclons la boucle : la même substance qui, en br?lant, produit du CO₂ et libère des gaz toxiques, remplace dans son nouveau lieu d'activité des substances toxiques et empêche également la libération de CO_2,ce qui nous permet de réduire les émissions de CO₂-Le bilan carbone peut être amélioré", explique Mezzenga.

Polyvalent

Mais pour que l'hydrogène devienne une source d'énergie durable, d'autres défis doivent être relevés. "L'hydrogène est l'élément le plus fréquent dans l'univers, sauf malheureusement sur la Terre", explique Mezzenga. Comme l'hydrogène n'y est pas présent à l'état pur, il doit être produit à grand renfort d'énergie. Là aussi, la nouvelle membrane pourrait rendre de bons services à l'avenir, car elle peut être utilisée non seulement dans les piles à combustible, mais aussi dans la décomposition de l'eau.

Lors de ce que l'on appelle l'électrolyse, un courant continu est conduit à travers l'eau et de l'oxygène se forme à l'anode, qui est cette fois-ci chargée positivement, tandis que de l'hydrogène s'échappe de la cathode, chargée négativement. L'eau pure n'est pas assez conductrice pour ce processus et nécessite souvent l'ajout d'acides. La nouvelle membrane est cependant perméable aux protons et permet ainsi la migration des particules entre l'anode et la cathode, nécessaire à la dissociation de l'eau, même dans l'eau pure.

Inscription pour le brevet

Dans une prochaine étape, les chercheurs vont maintenant étudier la stabilité et la longévité de leur membrane de kératine et éventuellement l'améliorer. L'équipe de recherche a déjà déposé conjointement un brevet pour la membrane et cherche maintenant des investisseurs ou des entreprises pour développer la technologie et la mettre sur le marché.