Ce fluide inspiré de l'ADN peut stocker de la chaleur solaire pendant des mois

Stocker la chaleur pour de longues durées est une gageure. Mais, en Californie, une équipe de chercheurs vient d’inventer un fluide qui pourrait y parvenir. Et plus étonnant encore, il est inspiré d’une brique fondamentale du vivant : l’ADN.

Parmi nos utilisations de l’énergie, c’est bel et bien la chaleur qui tient le haut du podium. À l’échelle mondiale, en 2024, ce sont près de 220 EJ (exajoule, c’est-à-dire un milliard de milliards de joules) de chaleur qui ont été consommés, selon les chiffres de l’Agence internationale de l’énergie (IEA). Et ce aussi bien pour les procédés industriels que pour le chauffage de bâtiments. Cela représente près de la moitié de la demande finale d’énergie, et cela fait de la chaleur le premier poste de consommation d’énergie.

En matière de transformation énergétique, on peut ainsi percevoir facilement toute l’importance de la chaleur. Or, en matière de chaleur, nous disposons d’une source abondante : notre soleil. Et cela justifie bien sûr tout l’intérêt de la filière du solaire thermique. Problème : cette énergie est abondante en été, tandis que la chaleur, nous en avons besoin aussi, et surtout, en hiver. Et il est difficile de stocker cette chaleur pendant une saison entière sans qu’il ne se produise trop de pertes.

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Stocker la chaleur dans des réactions chimiques

Certains parient sur la géothermie et les batteries thermiques souterraines. D’autres étudient des fluides particuliers destinés à stocker la chaleur pendant des mois ; c’est le concept dit MOST (pour Molecular solar thermal storage, soit stockage thermique moléculaire). Et c’est à propos d’un tel système qu’une équipe de l’université de Californie à Santa Barbara vient de communiquer une découverte qui pourrait être révolutionnaire.

Son invention ? Un fluide capable de stocker la chaleur du soleil avec des pertes minimales. Jusqu’à maintenant, les résultats ont été décevants. Mais l’équipe de chercheurs a trouvé une astuce, et cette astuce réside dans les mécanismes de réparation de l’ADN.

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La réaction de l’ADN aux rayonnements UV

Lorsque notre ADN est soumis au rayonnement ultraviolet (UV) du soleil, il se produit une lésion, caractérisée par la liaison de bases adjacentes de l’ADN. L’accumulation de ces lésions conduit à former une structure appelée « Dewar », laquelle est très néfaste pour notre santé, et peut conduire à former des cancers. Mais dans ce fluide destiné à stocker la chaleur, ce mécanisme biochimique peut amener à une toute autre conséquence : il peut permettre de stocker de la chaleur. Et ce n’est pas anecdotique : jusqu’à 1,65 MJ/kg (soit environ 0,5 kWh/kg).

Dans la revue Science, les chercheurs ont pu démontrer que la substance pouvait garder la moitié de la chaleur stockée pendant près de cinq cent jours – donc suffisant pour du stockage saisonnier. Par ailleurs, ils ont pu constater une réversibilité presque parfaite au cours de 20 cycles de charge-décharge.

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Ce ne sera pas pour tout de suite

Les chercheurs relèvent toutefois un inconvénient majeur de leur invention : elle ne peut capter que la part UV du spectre solaire (entre 300 et 310 nm), soit moins de 5 % de la lumière reçue de notre étoile. Combiné au faible rendement de conversion des photons en chaleur stockée, cela implique que le rendement total par unité de surface exposée au soleil sera faible.

Mais l’ensemble des avantages milite à poursuivre les recherches. La substance, en effet, est peu dangereuse pour la santé ou l’environnement, au regard de ses alternatives qui utilisent des solvants toxiques. En outre, elle est très stable, donc en principe sécuritaire, limitant les risques d’une décharge brutale de la chaleur stockée.

Les auteurs précisent que leur concept nécessitera encore de nombreux travaux de mise au point, notamment au regard de l’optimisation des différentes étapes du procédé. Mais leurs résultats apportent une piste nouvelle et d’importance pour la transition énergétique. Aurons-nous un jour sur nos toits des capteurs solaires thermiques où circule un fluide constitué de molécules d’ADN, comme une sorte de sang solaire transportant l’énergie dans toute notre maison ? Une vision pour le moins saisissante.