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Du nouveau pour sauver la planète!

Pour freiner le réchauffement climatique, la recherche et l’innovation devront être au rendez-vous. Des entreprises sont déjà à l’œuvre pour remplacer le pétrole, le charbon et le gaz.

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L’entreprise australienne Infratech a construit une centrale solaire flottante. Refroidis par l’eau, ses panneaux sont plus efficaces que leurs pendants terrestres.

« Il n’y a pas de plan B, car il n’y a pas de planète B », martèle le secrétaire général des Nations unies, Ban Ki-moon, à la veille d’une très importante conférence sur le climat qui débutera le 30 novembre, à Paris. Les négociateurs de 195 pays doivent s’y entendre pour limiter les émissions de gaz à effet de serre de façon que d’ici 2100 la température moyenne sur Terre n’ait pas augmenté de plus de 2 ˚C par rapport à l’ère préindustrielle. Au-delà, on court à la catastrophe planétaire, ont démontré les scientifiques.

Les technologies actuelles ne suffiront pas, estiment de nombreux experts, dont ceux de l’Agence internationale de l’énergie. Pour s’en sortir, il faudra investir massivement dans la recherche et l’innovation, et trouver des moyens hautement plus efficaces de remplacer le pétrole, le charbon et le gaz naturel.

À la conférence de Paris, un influent groupe d’économistes et de scientifiques britanniques appellera les chefs d’État et de gouvernement à mettre sur pied un programme Apollo mondial du climat, inspiré de l’effort de recherche qui a permis aux États-Unis d’envoyer un homme sur la Lune en 1969, en pleine guerre froide. Le groupe piloté par sir David King, chimiste et ancien conseiller scientifique en chef du gouvernement britannique, a défini six domaines dans lesquels les progrès technologiques sont pressants.

Le gros des nouveaux efforts de recherche devrait aller aux énergies solaire et éolienne, qu’ingénieurs et scientifiques doivent rendre moins chères que les énergies fossiles d’ici 2025. Le captage et le stockage du gaz carbonique doivent aussi limiter les émissions des énergies polluantes.

Ensuite, stocker l’électricité doit devenir aussi simple que remplir un réservoir d’essence ; des réseaux de distribution vraiment intelligents permettront d’utiliser l’électricité quand il le faut, là où il le faut. Enfin, il faudra rendre plus économe en énergie tout ce qui en consomme.

Actuellement, les gouvernements du monde entier consacrent environ six milliards de dollars à ces recherches, soit seulement 2 % de tout ce qu’ils investissent dans la science et l’innovation. Une goutte d’eau comparativement aux 550 milliards qui soutiennent encore l’exploitation des carburants fossiles !

Pour qu’il parvienne à ses fins, le programme Apollo du climat aurait besoin de 0,02 % de la richesse mondiale, soit 15 milliards de dollars par an, fournis par les États et le secteur privé, pendant les 10 prochaines années. Quelques gouvernements seraient prêts à appuyer l’initiative.

Le milliardaire et philanthrope Bill Gates a déjà misé ses jetons. Au cours des cinq dernières années, il a investi un milliard de dollars dans des projets d’avant-garde en énergies renouvelables, et il compte doubler sa contribution.

Bill Gates encourage les investisseurs : soutenez même des idées qui vous semblent folles et vous avez une chance de devenir aussi riche que ceux qui ont cru en Microsoft ou Apple dans les années 1970.

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Les potiers à la rescousse

Les potiers connaissent bien le principe du volant d’inertie : entraînée par sa masse, une roue mise en rotation par quelques coups de pédale ou un moteur continue de tourner même quand elle n’est plus alimentée en énergie. Voilà comment stabiliser les réseaux électriques qui utilisent des énergies intermittentes, comme l’éolien, croient les ingénieurs de Temporal Power, une entreprise de l’Ontario. Quand la production d’électricité est abondante, un moteur connecté au réseau met en mouvement un énorme rotor, qui agit comme volant d’inertie. Lorsque la production faiblit, le moteur est inversé et devient un générateur qui produit de l’électricité grâce à la rotation du rotor. Dix volants d’inertie, de quatre tonnes chacun, ont été installés à 150 km au nord de Toronto en 2014. Toutes les quatre secondes, ils reçoivent un signal leur indiquant l’état du réseau. Ils peuvent stocker temporairement 2 MW d’électricité. De quoi aplanir les fluctuations de l’énergie éolienne presque à chaque bourrasque !

Simple comme un ballon

À Toronto, Hydrostor veut stocker l’électricité sous forme d’air comprimé enfermé dans des ballons submergés dans des lacs. Quand l’électricité est abondante, on gonfle les ballons avec des compresseurs. Puis, quand la demande en électricité augmente, on ouvre les vannes. Les ballons se dégonflent alors sous la pression de l’eau dans laquelle ils baignent. La détente de l’air comprimé alimente un générateur électrique et fournit ainsi de l’électricité au réseau.

Éolienne souple

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L’ingénieur tunisien Anis Aouini a conçu la Saphonienne, une éolienne qui ressemble à un parapluie. Quand le vent souffle, elle se déforme comme une voile et est soumise à un va-et-vient rapide qui est converti en électricité par des pistons. L’entreprise d’Anis Aouini, Saphon Energy, est soutenue par Microsoft, qui voit dans ce concept l’un des plus innovants d’Afrique en matière d’énergie verte.

Mieux qu’un arbre

innovation4Les grands projets de captage du gaz carbonique visent surtout à empêcher ce CO2 d’être émis par les centrales au charbon ou des puits de pétrole. La société albertaine Carbon Engineering veut plutôt absorber le CO2 contenu dans l’atmosphère, comme le font les arbres, mais au moyen de machines beaucoup plus efficaces que ces derniers. La technologie, mise au point à l’Université de Calgary et dans laquelle Bill Gates a investi, permet de dissoudre le CO2 dans un liquide, puis de le purifier. Le liquide est ensuite réutilisé et l’entreprise espère transformer le CO2 en carburant d’un nouveau genre. Une installation-pilote de huit millions de dollars est en construction à Squamish, au nord de Vancouver. Elle devrait capter une tonne de gaz carbonique par jour.

Elles dansent avec le vent

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L’éolienne de Vortex Bladeless, une entreprise de Madrid, évoque un gros joint de cannabis planté dans le sol. Elle tire son énergie de l’effet de vortex généré quand le vent la contourne. Ce phénomène naturel — à l’origine de forts vents au pied des grands immeubles — fait osciller le mât conique de l’éolienne, qui repose sur des aimants opposés et flotte ainsi dans l’air. Les vibrations du mât sont transformées en électricité par un alternateur situé à la base. Une campagne de sociofinancement en cours doit permettre la construction d’un prototype de 13 m de haut. Selon ses concepteurs, cette éolienne coûterait 53 % moins cher qu’un modèle classique, consommerait moins de matières premières et n’aurait besoin d’être éloignée de ses voisines que de 5 m.

Mon beau panneau…

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Image: Heijmans/Brano De Lang

Les sondages montrent que bien des gens ne veulent pas de panneaux solaires sur leur toit… car ils les trouvent trop laids ! Pour vaincre cette résistance, Sistine Solar a mis au point une technique permettant d’intégrer des pigments dans les panneaux, afin qu’ils imitent le revêtement des toits : tuiles, ardoise, bardeaux d’asphalte. « Vos voisins vont les adorer ! » disent les jeunes du MIT qui ont fondé Sistine, à Boston.

Pour remplacer les murs antibruit d’une autoroute, les Pays-Bas testent, pour leur part, des panneaux solaires luminescents conçus à l’Université d’Eindhoven. Ils sont peu puissants, mais ils sont économiques et bien plus jolis que des murs de béton. Un kilomètre de ces panneaux, translucides, rouges et jaunes, alimentera 50 foyers en électricité.

Tirs groupés

En décembre dernier, la société australienne RayGen et des chercheurs de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud ont battu un record du monde en convertissant l’énergie solaire en électricité avec un rendement de 40,4 %, dépassant tout juste celui des centrales au charbon les plus efficaces d’Australie, qui est de 40 %. Leur truc ? Ils ont utilisé des panneaux solaires motorisés pour suivre la position du soleil et capter ses rayons. Puis, ils ont concentré ceux-ci sur de toutes petites cellules photovoltaïques à ultra-haute efficacité, placées au sommet d’une tour.

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Photo: Sistine Solar

Une filiale de la société chinoise des Trois-Gorges, un des principaux producteurs d’électricité au monde, a annoncé qu’elle installerait d’ici 2020 des centrales solaires de RayGen d’une capacité de 500 MW — soit l’équivalent du tiers du complexe La Romaine, d’Hydro-Québec, dont la construction doit s’achever la même année.

Solaire et flottant

Le solaire part à l’assaut des plans d’eau. Les panneaux, refroidis par l’eau qu’ils surplombent, sont plus efficaces pour convertir l’énergie solaire en électricité que ceux installés dans des déserts, où la poussière les met également à rude épreuve. La première centrale flottante du monde, bâtie par Infratech en Australie sur les bassins d’une station d’épuration, produit 57 % plus d’énergie que son pendant « terrestre ».

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Photo: The Asahi Shimbun/Getty Images

Les panneaux flottants viennent aussi à bout d’un des freins à l’essor du solaire : le manque d’espace. Au Japon, où les étendues inhabitées sont rares, Kyocera a inauguré, en mars, deux centrales de grands réservoirs d’eau, et une autre doit entrer en service en 2016. De son côté, le Brésil compte bâtir une énorme centrale solaire de 350 MW sur le réservoir de la centrale hydroélectrique de 250 MW de Balbina, en Amazonie. Atout de taille : nul besoin de construire de nouvelles lignes de transport de l’électricité ! Une idée pour mieux tirer profit de la Baie-James ?

Stocker l’électricité chez soi

innovation8Au printemps 2015, l’entreprise Tesla a lancé le Powerwall, une batterie lithium-ion que l’on installe chez soi pour stocker l’électricité, comme on remplirait un réservoir d’essence. Pour 3 500 dollars, cette batterie, semblable à une boîte électrique, permet aux propriétaires de panneaux solaires d’engranger l’énergie produite le jour. Mais il est aussi possible à tout un chacun de faire des provisions aux heures creuses, quand l’électricité est moins chère, et de se prémunir contre les pannes de courant. Les premières batteries seront livrées en 2016. Plus de 38 000 personnes auraient déjà commandé la leur, selon Tesla. Des modèles concurrents sont toutefois annoncés pour bientôt par différentes entreprises, dont Samsung et le géant chinois BYD.

Nanocubes sous le capot

Les batteries lithium-ion, qui alimentent les appareils mobiles et les voitures électriques, n’en ont peut-être plus pour longtemps. Les chercheurs d’Hydro-Québec, en collaboration avec des équipes du Pays basque et de Singapour, ont mis au point un cocktail de matériaux qui pourrait plus que doubler la quantité d’énergie stockable dans une batterie. Grâce à une batterie composée de nanocubes de silicates pour la cathode (le pôle positif), de lithium métallique pour l’anode (le pôle négatif) et d’un électrolyte solide ininflammable, l’autonomie moyenne d’une voiture électrique pourrait passer de 160 à 350 km.

Batterie au coton!

La société Power Japan Plus dit avoir inventé une batterie dont les électrodes sont faites de simple carbone extrait de fibres de coton. Elle serait beaucoup plus performante que les batteries actuelles, selon son concepteur, Kaname Takeya, qui a travaillé sur les batteries utilisées par Toyota dans la Prius et sur celles de Tesla.

Nouvelles méduses

Les bouées submergées de Carnegie Wave Energy parviendront-elles à relever le défi ? Attachés au fond de l’océan Indien, au large de l’Australie, trois gros ballons expérimentaux semblables à des méduses captent l’énergie des vagues. Depuis un an, ils fournissent chacun 240 kW d’électricité à une base navale située sur une île toute proche.

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Divers dispositifs visant à capter l’énergie des vagues ont été mis à l’essai dans le monde au cours des 20 dernières années, mais la plupart ont « sombré », faute d’argent ou en raison de bris d’équipement. Depuis 1999, le gouvernement australien et des investisseurs privés ont donné 100 millions de dollars à Carnegie pour qu’elle teste son système, baptisé CETO, qui a l’avantage d’être invisible depuis la surface.

L’énergie des petits gestes

La jeune entreprise française EnerBee a inventé un microgénérateur autonome capable de tirer de l’énergie de n’importe quel mouvement lent, comme la rotation d’une poignée de porte. Son système fait appel à des matériaux piézoélectriques, qui ont la particularité de générer de l’électricité lorsqu’on les soumet à une force mécanique. Il intéresse les fabricants d’objets connectés — tels que montres intelligentes, télécommandes, interrupteurs, compteurs d’eau ou même stimulateurs cardiaques —, qui n’auraient plus besoin de piles boutons.

Une mer de lithium

Le boum des batteries pourrait épuiser les sources actuelles de lithium, récolté par évaporation dans de grands lacs salés d’Amérique du Sud. Mais des chercheurs japonais ont trouvé un moyen d’extraire ce métal de l’eau de mer en utilisant une membrane de dialyse supraconductrice. Ils croient que leur technique pourrait être exploitée commercialement d’ici cinq ans. De quoi éviter la panne sèche !

Drôles d’hydroliennes

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Les hydroliennes, qui captent l’énergie des courants, sont en plein essor et leurs constructeurs testent toutes sortes de designs. La petite hydrolienne de rivière d’Idénergie, de Montréal, ne ressemble en rien aux éoliennes et turbines conçues pour les courants marins. Composée d’un cylindre creux démontable en aluminium, elle mesure 1,4 m de long et peut s’installer dans à peine 60 cm d’eau. Elle peut produire 12 kWh d’électricité par jour, assez pour éclairer une maison et alimenter les électroménagers. Les pales, placées dans le sens de la longueur, sont sans danger pour les poissons. Vendue depuis cette année, l’hydrolienne vise d’abord à remplacer les génératrices dans des chalets ou pourvoiries en bord de rivière.

Fusion en vue?

La fusion, dans laquelle deux atomes s’assemblent pour en former un plus lourd, génère beaucoup plus d’énergie que la fission à l’œuvre dans les réacteurs nucléaires. Mais après plus de 60 ans et des milliards de dollars investis en recherche, on n’a pas encore réussi à maîtriser cette réaction, qui n’engendrerait ni gaz à effet de serre ni déchets radioactifs.

À Vancouver, la petite entreprise General Fusion, fondée par le physicien québécois Michel Laberge, mise sur une technologie originale, baptisée « fusion à cible magnétisée ». Le prototype qu’elle veut construire combine certains éléments des stratégies mises en avant dans les mégaprojets de recherche américain et européen sur la fusion. General Fusion, qui emploie 60 personnes, a déjà reçu 100 millions de dollars de divers investisseurs, dont Jeff Bezos, patron d’Amazon, et Cenovus, géant des sables bitumineux.

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Comment s’attaquer aux changements climatiques