Une batterie qui ne tombe jamais en panne d'énergie. Comment est-il alimenté ?

Les humains sont des machines complexes dotées de pièces mobiles qui surprennent à bien des égards. Les scientifiques sont du même avis que le potentiel de l’homme est infini. Les scientifiques et les développeurs de technologies sont prêts à utiliser le corps humain comme une source d’énergie inépuisable. En cas de succès, cela résoudrait l’éternelle énigme des petits appareils portables tels que les montres intelligentes, les écouteurs, les appareils médicaux et similaires qui se retrouvent souvent à court d’énergie au mauvais moment.

Les appareils dotés d’un certain degré d’autonomie, y compris le chargement automatique de la batterie, sont l’avenir. La seule question est : où puiser une énergie omniprésente et « infinie » ? Les scientifiques sont parvenus à la conclusion que le corps humain peut constituer une source d’énergie pratique. Cette découverte arrive au bon moment, alors que le marché des appareils portables a explosé ces dernières années.

Les soi-disant « électroceutiques » s'opposent à la pharmacie et à la médecine classiques, car les experts prédisent que de plus en plus de personnes dépendront d'appareils portables pour surveiller et maintenir leur santé, tels que des électrostimulateurs implantés, des stimulateurs cardiaques, des tensiomètres et des moniteurs de fréquence cardiaque.

Les « biobatteries » et le processus de récupération d'énergie provenant de sources externes pourraient rendre ces appareils autonomes en énergie, éliminant ainsi le besoin d'interventions invasives pour remplacer les batteries mortes. Dans le même temps, nous réduirions le risque de dispositifs mal implantés, d’infection ou de mouvements ultérieurs indésirables.

Depuis le début du deuxième millénaire, la profession développe des appareils pouvant être alimentés par le corps humain. Il n’y a pas eu de succès majeur jusqu’à présent. La technologie ou les appareils étaient tout simplement trop coûteux pour les quantités minimes d’électricité pouvant être obtenues grâce aux processus naturels du corps humain. Mais après deux décennies d’efforts, les experts ont réussi à faire un grand pas en avant. Merci également aux développeurs d'appareils portables qui, au cours des 10 dernières années, ont réussi à créer des appareils consommant une quantité d'énergie extrêmement faible. Ce faisant, ils ont ouvert grand la porte à des idées et des prototypes capables d’exploiter la puissance de notre corps.

Une centrale électrique alimentée par des cellules

En termes simples, les cellules peuvent être des batteries biochimiques qui convertissent le carburant doux en énergie. La startup allemande Celtro exploite cette source d'énergie en utilisant des réseaux de micro-aiguilles capables d'extraire de petites quantités d'énergie de centaines de milliers de cellules. Le premier produit de l'entreprise allemande sera un petit stimulateur cardiaque autonome. "La contraction musculaire, comme celle du cœur, commence à un moment donné puis se propage à tout le muscle cardiaque", explique Gerd Teepe, PDG et co-fondateur. "Notre idée était de collecter de l'énergie en plusieurs points pour profiter de cette action ondulatoire du muscle. " En plus de récolter de l'énergie, les micro-aiguilles polyvalentes seront insérées dans le tissu cardiaque pour surveiller le cœur et fournir une assistance par stimulation électrique pour restaurer le rythme cardiaque lorsque cela est nécessaire. En 2021, Celtro a réussi à lever suffisamment de fonds pour lancer des études en laboratoire visant à prouver la viabilité du concept.

Piles à combustible en papier

La startup française BeFC développe des biobatteries aux références écologiques. Cela signifie que la pile à combustible utilise des couches de carbone, de cellulose, de glucose et certaines enzymes exclusives. L'ajout d'un liquide, comme du sang ou de l'urine, déclenche une réaction qui produit de l'électricité. Leur produit, sous forme de patchs en papier, pourrait alimenter des appareils de diagnostic et des capteurs jetables pour une surveillance continue des conditions, tels que des kits de surveillance du sucre pour les diabétiques. Après utilisation, les piles à combustible peuvent même être compostées, contrairement à d’autres batteries miniatures qui finissent dans les décharges. BeFC est actuellement en phase de levée de fonds. Ils prévoient d’arriver sur le marché avec leurs produits en 2024.

Stimulateur cardiaque avec récupérateur d'énergie piézoélectrique

Le CAIRDAC, basé à Paris, développe un stimulateur cardiaque alimenté par le cœur du patient. Le stimulateur cardiaque sans eau est emballé dans une capsule contenant un récupérateur d'énergie piézoélectrique – un pendule qui oscille en fonction du rythme cardiaque, du flux sanguin et des vibrations. Les oscillations sont converties en électricité et stockées jusqu'à ce que l'appareil détecte que le cœur a besoin d'une secousse pour réinitialiser le rythme. La startup a récemment levé 17 millions d’euros pour poursuivre les tests précliniques et la transition vers les essais sur l’homme.

Alimenter les capteurs et les implants avec l’énergie solaire ?

Les panneaux solaires se sont répandus sur les toits de nombreux foyers au cours des deux dernières années. Même en Slovénie, à un moment donné, il y avait une longue file d'attente pour la création d'une centrale solaire indépendante. Des chercheurs de l'Université Monash de Melbourne ont découvert qu'un panneau solaire placé sous la peau est capable de produire jusqu'à 10 % d'énergie solaire en plein soleil. C’est suffisant pour alimenter des appareils à consommation extrêmement faible. Quelques heures d’énergie solaire suffiraient pour faire fonctionner 24 heures sur 24 un capteur de température implantable dans le corps humain. Selon les chercheurs, l’endroit optimal pour implanter le panneau solaire se situe entre le cou et l’épaule.

Coeur hydroélectrique

Des mini-turbines pourraient exploiter le flux sanguin et le convertir en électricité, c'est du moins ce que découvre l'Université de Berne. Les chercheurs ont conçu une turbine en forme de torpille qui pourrait être implantée dans un vaisseau sanguin du cœur, créant ainsi un moyen de produire de l'électricité par le flux sanguin, de la même manière que fonctionne l'énergie hydroélectrique. Un défi majeur auquel ils s’attaquent activement est de savoir comment éviter la formation de caillots sanguins sur les aubes de turbine. Lors de tests en laboratoire, leur turbine a pu générer suffisamment d’énergie pour alimenter des stimulateurs cardiaques sans eau disponibles dans le commerce.

Patch piézoélectrique

La startup italienne PiezoSkin affirme avoir développé un patch cutané piézoélectrique ultra-fin capable de mesurer simultanément les mouvements humains et d'en extraire de l'énergie. Dans une étude, le patch a été utilisé pour surveiller les mouvements du cou chez les personnes souffrant de dysphagie (difficultés à avaler), mais il pourrait également être utilisé pour surveiller et puiser de l'énergie à travers d'autres mouvements et vibrations du corps. Semblables aux autres prototypes, les patchs PiezoSkin pourraient générer suffisamment d’énergie pour alimenter des appareils plus petits.

Apport de chaleur ?

Le corps humain émet en moyenne 100 watts d'énergie thermique par jour, ce qui, selon la société suisse Mithras, pourrait suffire à alimenter des biocapteurs et des implants portables. Leurs alimentations thermoélectriques, appelées TEG, génèrent de l'électricité en exploitant la différence de température entre le corps et l'environnement. La société estime que son patch cutané TEG avec une différence de température de 5 degrés Celsius pourrait alimenter pleinement un implant cochléaire.