Des plantes lumineuses pour éclairer nos villes : la révolution verte du MIT
Des chercheurs du MIT ont créé des plantes rechargeables qui émettent une lumière vive, offrant une alternative écologique aux éclairages électriques traditionnels. Cette innovation pourrait bien transformer nos paysages urbains. Joseph Shavit Les plantes pourraient remplacer nos réseaux d'éclairage électrique non durables. (CREDIT: CC BY-SA 4.0)
Transformer des plantes d'intérieur ordinaires en lampes durables et lumineuses pourrait bientôt devenir réalité, grâce aux recherches révolutionnaires des scientifiques du MIT. En intégrant des nanoparticules spécialisées dans les feuilles des plantes, les chercheurs ont réussi à créer des sources lumineuses végétales rechargeables, marquant une avancée majeure dans le domaine de l'éclairage durable.
Une idée lumineuse : les plantes comme éclairage durable. Chaque jour, des millions d'appareils électroniques, fabriqués à partir de plastique et de circuits imprimés, deviennent des déchets. Les scientifiques ont cherché des moyens innovants de créer des alternatives durables. Récemment, les chercheurs se sont tournés vers les plantes vivantes pour trouver des solutions. Contrairement aux appareils traditionnels en plastique, les plantes se décomposent naturellement, évitant ainsi des dommages environnementaux à long terme.
Michael Strano, professeur de génie chimique au MIT, dirige une équipe qui vise à faire fonctionner les plantes comme des dispositifs émettant de la lumière. "Nous voulions créer une plante luminescente avec des particules qui absorberaient la lumière, en stockeraient une partie et l'émettraient progressivement", explique Strano. Ce concept innovant pourrait révolutionner la façon dont les espaces sont éclairés, s'éloignant des systèmes électriques traditionnels.
Comment ça marche : la science de la lumière végétale. Le secret réside dans la structure des feuilles des plantes. Les feuilles possèdent des couches spécialisées remplies de minuscules pores appelés stomates, qui contrôlent le flux d'air et d'eau. Juste sous la surface de la feuille se trouve une couche de mésophylle spongieuse, riche en espace pour stocker des nanoparticules.
Les scientifiques du MIT ont infusé les feuilles avec des particules microscopiques d'aluminate de strontium, un composé phosphorescent souvent utilisé dans les peintures luminescentes. Ces nanoparticules, d'environ 650 nanomètres de large, ont été recouvertes de silice pour protéger les plantes des dommages. Infusées à travers les pores des stomates, ces particules se répartissent uniformément dans la couche de mésophylle, formant un film mince.
Lorsqu'elles sont brièvement illuminées - seulement dix secondes - avec des lumières LED bleues, ces nanoparticules absorbent et stockent l'énergie. Une fois chargées, les plantes émettent une lueur douce et visible pendant près d'une heure. Après les premières minutes vibrantes, la lueur s'estompe doucement mais peut être rapidement rechargée à plusieurs reprises sur plusieurs semaines, offrant ainsi une alternative d'éclairage durable.
Selon les tests du MIT, les feuilles infusées de nanoparticules ont réussi à émettre jusqu'à 48 trillions de photons par seconde, surpassant considérablement les versions antérieures de plantes luminescentes. Les tentatives précédentes, qui utilisaient des enzymes trouvées dans les lucioles, ne produisaient qu'une lueur faible. La nouvelle approche par nanoparticules offre une lueur plus brillante et plus durable, améliorant ainsi la praticité de l'éclairage végétal.
Tests sur différentes espèces et durabilité. Pour s'assurer que le processus fonctionne largement, les chercheurs ont testé cinq espèces de plantes différentes : tabac, basilic, marguerites, cresson et plantes oreilles d'éléphant. Chaque espèce a été choisie pour ses structures foliaires variées, garantissant que la méthode pourrait être largement appliquée.
Pendant les expériences, les scientifiques ont mesuré la teneur en chlorophylle des plantes pour confirmer qu'elles restaient en bonne santé. Après deux semaines et des milliers de cycles de lueur, toutes les plantes ont maintenu des fonctions biologiques normales, démontrant une excellente compatibilité.
"Ce film peut absorber des photons soit de la lumière du soleil, soit d'une LED", a expliqué Pavlo Gordiichuk, l'auteur principal de l'étude. "Nous avons montré qu'après seulement 10 secondes d'exposition, les plantes pouvaient émettre de la lumière pendant environ une heure." Les chercheurs ont également souligné la capacité unique des feuilles des plantes à retenir les nanoparticules sans affecter négativement leurs fonctions principales - la photosynthèse et la transpiration.
Des études antérieures avaient infusé des tissus végétaux avec des particules mais n'avaient pas pleinement exploité les propriétés photoniques naturelles des feuilles. La nouvelle méthode tire parti de la grande surface du mésophylle pour stocker et libérer progressivement l'énergie lumineuse stockée, améliorant ainsi leur potentiel photonique.
Implications plus larges : repenser l'éclairage urbain. Cette avancée ne se limite pas aux plantes lumineuses. Elle ouvre la porte à des innovations plus larges en matière de vie durable. Sheila Kennedy, professeure d'architecture au MIT impliquée dans la recherche, voit un grand potentiel dans l'intégration des plantes dans les futurs bâtiments et espaces urbains.
"Créer une lumière ambiante avec l'énergie chimique renouvelable des plantes vivantes est une idée audacieuse", dit-elle. "Cela représente un changement fondamental dans la façon dont nous pensons aux plantes vivantes et à l'énergie électrique pour l'éclairage."
Lors d'une exposition en 2019 au Smithsonian Institute of Design, les chercheurs du MIT ont montré le potentiel de ces plantes. Les visiteurs ont vu de première main comment une infrastructure d'éclairage à base de plantes pourrait s'intégrer de manière réaliste dans la vie quotidienne. En utilisant des lentilles, les chercheurs ont amplifié la lumière émise par les plantes sur des distances supérieures à un mètre, démontrant ainsi une évolutivité pratique.
"L'exposition Plant Properties a démontré une vision future où l'infrastructure d'éclairage à partir de plantes vivantes fait partie intégrante des espaces où les gens travaillent et vivent", ajoute Kennedy. Elle souligne que ce changement pourrait remplacer les systèmes d'éclairage actuels, réduisant ainsi considérablement la dépendance à l'égard des réseaux électriques non durables.
Étendre les nanobioniques : des plantes aux fonctions multiples. Cette recherche illustre également le potentiel plus large des "nanobioniques végétales", un domaine émergent qui combine biologie et nanotechnologie. Des approches nanobioniques antérieures ont transformé des plantes en capteurs environnementaux et en moniteurs.
Par exemple, le MIT a précédemment développé des plants d'épinards capables de détecter la contamination des eaux souterraines en les intégrant avec des nanotubes de carbone enveloppés dans de l'ADN. De plus, les chercheurs ont exploré les feuilles des plantes comme capteurs pour les conditions de température et de climat. D'autres ont créé des capteurs électroniques flexibles attachés aux feuilles pour surveiller en continu la croissance des plantes.
Mais ces approches externes manquaient de l'intégration plus profonde observée dans la recherche actuelle. En intégrant des nanoparticules dans les tissus foliaires, les scientifiques ont obtenu une fonctionnalité supérieure. Cette méthode permet aux plantes de servir de rapporteurs en temps réel pour les facteurs environnementaux ou comme vecteurs pour des modifications génétiques ciblées.
Ces innovations révèlent que les nanobioniques végétales pourraient transformer les plantes en technologies vivantes polyvalentes capables d'effectuer diverses tâches bénéfiques.
Orientations futures et objectifs de durabilité. L'objectif ultime de l'équipe du MIT n'est pas seulement de créer des plantes lumineuses, mais de repenser complètement la façon dont les dispositifs et les structures interagissent durablement avec leur environnement. À mesure que la recherche progresse, les scientifiques espèrent affiner davantage ces méthodes, en améliorant la luminosité, la durée et la gamme des fonctionnalités des plantes.
Les chercheurs envisagent des villes futures où des lumières à base de plantes illuminent les maisons, les bureaux et les rues. De telles avancées pourraient réduire considérablement les déchets, minimiser la pollution environnementale et contribuer à des espaces urbains plus sains et plus verts. Dans ce scénario, les plantes ne seraient pas seulement décoratives ; elles amélioreraient activement la qualité de vie.
Comme le décrit judicieusement Kennedy, "Si les plantes vivantes pouvaient être le point de départ de la technologie avancée, les plantes pourraient remplacer notre réseau d'éclairage électrique urbain actuel non durable pour le bénéfice mutuel de toutes les espèces dépendantes des plantes - y compris les gens."
En pionniers de cette nouvelle intersection entre biologie et technologie, les chercheurs du MIT créent un avenir plus durable et respectueux de l'environnement. Cette approche innovante redéfinit la relation entre les humains, la technologie et le monde naturel, offrant un aperçu d'un avenir plus brillant et plus vert alimenté par les plantes. Les résultats de la recherche sont disponibles en ligne dans la revue Science Advances.
Note : L'article ci-dessus a été fourni par The Brighter Side of News. Vous aimez ce genre d'histoires positives ? Abonnez-vous à la newsletter de The Brighter Side of News. Joseph Shavit Rédacteur en chef des actualités scientifiques | Communication de l'innovation et des découvertes Basé à Los Angeles, Joseph Shavit est un journaliste scientifique accompli, rédacteur en chef des actualités scientifiques et co-fondateur de The Brighter Side of News, où il traduit des découvertes de pointe en histoires captivantes pour un large public. Avec une solide expérience couvrant la science, les affaires, la gestion de produits, le leadership médiatique et l'entrepreneuriat, Joseph apporte une perspective unique à la communication scientifique. Son expertise lui permet de découvrir l'intersection entre les avancées technologiques et le potentiel du marché, mettant en lumière comment la recherche révolutionnaire évolue vers des produits et des industries transformateurs.
