Énergie
L’énergie est souvent la première chose qui vient à l’esprit lorsqu’on pense à la durabilité. L’augmentation de la demande mondiale en énergie représente un sérieux défi, non seulement en termes de production de l’énergie dont nous avons besoin, mais aussi en termes d’économie, de distribution et de stockage.
De la production d’électricité aux voitures électriques et aux appareils mobiles, la transition énergétique européenne qui consiste à passer de l’utilisation de combustibles fossiles à la production d’énergies durables nécessite de nombreuses innovations technologiques.
Ces innovations concernent des batteries capables de stocker des quantités toujours plus importantes d’électricité tout en réduisant leur poids et leur coût, ainsi que la production et le transport de vastes quantités d’électricité verte, qui requiert elle-même des panneaux solaires et des éoliennes plus efficaces. Nous explorons ici le rôle important des nanomatériaux pour tenter de relever ces défis.
Comment les nanotechnologies et les nanomatériaux sont-ils utilisés?
Les nanomatériaux sont utilisés pour développer les types d’énergie renouvelable existants et pour trouver de nouvelles sources d’énergie. Des recherches sur les performances des batteries sont en cours, et les nanomatériaux pourraient prolonger leur durée de vie, même lorsqu’elles sont stockées pendant de longues périodes.
Les nanotechnologies peuvent également réduire la consommation d’énergie de produits tels que les ampoules électriques, domaine dans lequel les polymères obtenus par nano-ingénierie peuvent apporter une meilleure efficacité.
Parmi les principaux matériaux faisant actuellement l’objet de recherches dans le domaine de l’énergie, citons les matériaux à base de graphène qui sont plus résistants que l’acier et le diamant, tout en étant extrêmement légers et flexibles; les nanoparticules de silicium non toxiques qui peuvent émettre de la lumière et transmettre de l’énergie; et la nanocellulose, un composé organique conducteur d’électricité, léger et rigide.
Une nouvelle source d’énergie à partir de nanomatériaux: les thermocellules
Les thermocellules sont de nouvelles sources d’énergie composées d’électrodes en nanotubes de carbone qui récupèrent de l’énergie thermique à basse température. Grâce aux propriétés des nanotubes de carbone, les thermocellules peuvent générer de l’électricité en continu.
À l’avenir, elles pourraient être utilisées pour produire de l’énergie électrique à partir de la chaleur rejetée par les usines chimiques, les voitures et les fermes solaires, afin d’économiser l’énergie et de l’utiliser de manière plus durable.
Développer les énergies éolienne et solaire
L’adoption rapide de l’énergie éolienne et de l’énergie solaire permet d’espérer que l’UE, et le monde, seront en mesure de réduire rapidement la dépendance aux combustibles fossiles. Les coûts de ces deux technologies ont diminué au cours des dernières décennies, tandis que leur efficacité a augmenté. Les nanomatériaux ont joué un rôle important à cet égard et devraient permettre de réduire encore les coûts et d’accroître l’efficacité dans les années à venir.
Énergie solaire
Actuellement, les cellules solaires, également appelées cellules photovoltaïques, à base de silicium cristallin dominent le marché. Si elles peuvent être très efficaces, elles présentent aussi certaines limites. Les nanotechnologies ouvrent la porte à d’autres technologies comme les cellules solaires en couche mince qui utilisent du silicium nanocristallin, les cellules à pigment photosensible qui utilisent des nanoparticules de dioxyde de titane ou les cellules solaires à base de points quantiques.
Les nanoparticules peuvent réduire les coûts de fabrication et d’installation des cellules solaires, permettant ainsi aux industries et au public de commencer à les utiliser à moindre coût.
Pour le stockage de l’énergie, l’un des principaux défis de l’énergie solaire, des nanofils semi-conducteurs font actuellement l’objet d’essais car ils ont une capacité d’absorption physique unique de la lumière qui leur permet de stocker des quantités d’énergie plus importantes que d’autres matériaux.
Énergie éolienne
Les nanomatériaux peuvent également être utilisés pour améliorer l’efficacité de l’énergie éolienne. Par exemple, les nanotubes de carbone utilisés dans les pales des éoliennes les rendent plus légères et plus solides. Cette caractéristique de légèreté permet d’utiliser des pales plus grandes et de produire plus d’énergie.