Blog

 

Billets d'humeur -depuis janvier 2009 - classés, pour simplifier, en six rubriques : arts, histoire, philosophie, politique, société, sciences.

Rappel : philosophie = aime la sagesse !

 

Planète vivante

Ressources pillées, biodiversité gravement altérée, pollutions majeures, climat déréglé... l'avenir de l'homme sur la Terre s'avère très sombre !

 


Conscience

 " Le savant n’est pas l’homme qui fournit les vraies réponses ;

c’est celui qui pose les vraies questions. "

C. Levi-Strauss, Le cru et le cuit

 

" Pourquoi craindre pour le dompteur, sa cage le protège des hommes' 

d'après Samuel Beckett

Sciences

Je propose ici un petit parcours - très personnel - au coeur de l'aventure scientifique qui, de Sapiens et Néandertal vous conduira aux nanosciences, à la biologie synthétique, à la chimie du vivant ou encore à l'intelligence artificielle...

Un non scientifique curieux pourra tirer profit de ces quelques pages sans équations et sans le jargon des initiés.

 

Voir

" Derrière la vitre qu’est la nature, apparaît lentement l’espèce d’une seconde, un fantôme d’éternité. De ce fantôme nous nous satisfaisons. Il devrait nous désespérer, (…). A ces moments le monde paraît laisser échapper comme par mégarde, un peu de son secret."

 A. Camus

 aussi: https://www.jeanpierrelavergne.fr/                                 


 " La diffusion des lumières n'exige autre chose que la liberté, et encore la plus inoffensive de toutes les libertés, celle de faire publiquement usage de sa raison en toutes choses."

 KantQu’est-ce que les lumières ?, 1784

 

J'accuse !

...

"Jeunesse, jeunesse ! Souviens-toi des souffrances que tes pères ont endurées, des terribles batailles où ils ont dû vaincre, pour conquérir la liberté dont tu jouis à cette heure. Si tu te sens indépendante, si tu peux aller et venir à ton gré, dire dans la presse ce que tu penses, avoir une opinion et l’exprimer publiquement, c’est que tes pères ont donné de leur intelligence et de leur sang. Tu n’es pas née sous la tyrannie, tu ignores ce que c’est que de se réveiller chaque matin avec la botte d’un maître sur la poitrine, tu ne t’es pas battue pour échapper au sabre du dictateur, aux poids faux du mauvais juge. Remercie tes pères, et ne commets pas le crime d’acclamer le mensonge, de faire campagne avec la force brutale, l’intolérance des fanatiques et la voracité des ambitieux. La dictature est au bout..."

 

 

" .. C'est un crime d'égarer l'opinion, d'utiliser pour une besogne de mort cette opinion qu'on a pervertie jusqu'à la faire délirer. 

C'est un crime d'empoisonner les petits et les humbles, d'exaspérer les passions de réaction et d'intolérance, en s'abritant derrière l'odieux antisémitisme [racisme], dont la grande France libérale des droits de l'homme mourra, si elle n'en est pas guérie. 

C'est un crime que d'exploiter le patriotisme pour des œuvres de haine, et c'est un crime, enfin, que de faire du sabre le dieu moderne, lorsque toute la science humaine est au travail pour l'œuvre prochaine de vérité et de justice. 

Cette vérité, cette justice, que nous avons si passionnément voulues, quelle détresse à les voir ainsi souffletées, plus méconnues et plus obscurcies.

 

Telle est donc la simple vérité, monsieur le Président, et elle est effroyable, elle restera pour votre présidence une souillure... "

Emile ZOLA, J'accuse 

La fée électricité

Transports : l'avenir proche est électrique

Le moteur thermique est condamné...

... et c'est une excellente nouvelle !

Toyota : concept car électrique -Tokyo 2019
Toyota : concept car électrique -Tokyo 2019

Le Salon de Tokyo 2019 (jusqu'au 4 novembre) vient confirmer l'avènement proche de cette révolution technologique et économique.

Les Japonais, très peu présents aujourd'hui dans le "tout électrique", arrivent en force : Toyota, Nissan, Mazda, Lexus... y présentent une kyrielle de véhicules et de concept car électriques, à 4, 3 ou deux roues.

C'est bien le signe que le fruit est mûr !

 

Comme l'écrit le journal Le Monde : " Il faut croire que, partout dans le monde, l’électrification accélérée de l’automobile constitue un horizon indépassable."

Pourquoi ?

Les raisons sont à la fois politiques et économiques.

 

Le moteur thermique, avec les émissions qui l'accompagnent, a mauvaise presse ; partout dans le monde des associations, des citoyens, se mobilisent. Les politiciens ne peuvent ignorer ce qui tend à devenir un mouvement de masse.

 

D'ici 2025, la Norvège souhaite que 100% de ses voitures soient des unités hybrides électriques ou hybrides. Les Pays-Bas prévoient d'interdire toutes les ventes de voitures à essence et à moteur diesel d'ici la même année. En 2030, l'Allemagne envisage d'interdire les moteurs à combustion interne. La France et la Grande-Bretagne visent à mettre fin à leurs ventes de voitures à essence et à moteur diesel en 2040. La Chine, actuel leader dans le domaine de la voiture électrique, avance à marche forcée.

 

 La décarbonisation est plus que jamais à l'ordre du jour pour faire face à l'urgence du changement climatique.

 

Cependant, pour que le véhicule électrique soit propre, deux conditions doivent au minimum être remplies :

 - que les réseaux électriques soient principalement alimentés par des énergies renouvelables.

Actuellement, la part de l’énergie renouvelable dans le monde est passée de 22% en 2001 à 33%. L’Europe est à 36%, la Chine à 26% et les États-Unis à 18%.

Mais la progression s'accélère, notamment grâce au solaire (voir l'article ci-dessous).

 - que les matériaux constituant les batteries soient recyclés. Les projections actuelles indiquent qu'à court terme,  le recyclage pourrait fournir jusqu'à 50% des matériaux nécessaires (actuellement moins de 10%) dans la chaîne d'approvisionnement des batteries lithium-ion, en réduisant les coûts jusqu'à 20%.

 

A partir de là, l'aspect économique intervient : très rapidement les véhicules électriques devront être moins chers et plus performants que les voitures à essence.

 

D'ores et déjà,  pour les voitures à kilométrage élevé, telles que les taxis, qui parcourent en moyenne 70 000 km / an, le coût total de possession d'un véhicule électrique (le prix d'achat, l'assurance, le carburant et l'entretien), est bien inférieur à celui d'une voiture à essence. Cela signifie que les flottes institutionnelles et commerciales vont probablement passer très vite à l'électricité, une étape majeure dans le déploiement de l'électrification.

 

Pour atteindre la parité des coûts avec les voitures à essence personnelles, qui parcourent en moyenne 12 000 à 15 000 km / an, le prix des batteries doit se situer à environ 100 USD / kWh contre une valeur actuelle de 180 USD à 200 USD / kWh. Les projections pour l’année de la parité des coûts - véhicules électriques / voitures à essence - la situent avant 2025.

 

Comment ?

CLIQUEZ sur l'image

La batterie, l'élément clé

Le moteur d'une voiture électrique se distingue par sa simplicité et un coût d'entretien bien inférieur à celui d'un moteur thermique.

 

C'est donc la batterie qui est au coeur des investissements en recherche/développement.

 

Le principe de la batterie nous est connu depuis le lycée : une cathode, une anode, un électrolyte, un séparateur (membrane poreuse).

 

La réaction chimique, une oxydo-réduction, permet un transfert d'électrons.

La borne négative (-)  correspond à l'anode, où se produit la réaction d'oxydation qui va fournir les électrons. La borne positive (+) correspond à la cathode où se produit la réaction de réduction qui va consommer les électrons.

Dans un accumulateur, ces rôles s'inversent selon que l'appareil débite (actif) ou se charge (passif).

 

Les cathodes et anodes d'un accumulateur sont donc alternativement positives et négatives selon leur état, charge ou décharge.

 

Dans le cas des batteries Li-ion qui alimentent aujourd'hui les moteurs électriques de voiture, ce sont les ions lithium (sels de lithium), qui circulent - au sein d'un solvant - entre les électrodes pour générer l’énergie.

La cathode, est principalement constituée d'un mélange de nickel, de manganèse et de cobalt, aux proportions variables. L'anode est en graphite.

 

Ce modèle a encore de beaux jours devant lui, mais sa technologie est actuellement en développement de façon à améliorer sensiblement la densité énergétique produite (environ 250 Wh/kg).

Partout dans le monde des équipes de recherche sont mobilisées pour obtenir des batteries Li-ion dont la densité électrique serait au moins doublée, avec une charge plus rapide, une autonomie plus longue, une durée de vie prolongée, une sécurité accrue... pour un prix inférieur !

En France le hub de l'énergie, inauguré en 2018, est le siège du Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie (RS2E) porté par le CNRS, qui fédère 17 laboratoires de recherche CNRS/Universités, 16 partenaires industriels et trois établissements publics (CEA, IFPEN et Ineris) spécialisés dans le transfert de technologie.

Les nouvelles batteries

Des batteries à électrolyte solide

Au centre d’une multitude de programmes de recherche, la technologie de batteries tout solide est l’une des pistes les plus prometteuses et les plus avancées.

 

Le système repose sur une conception entièrement solide ce qui permet de se passer de solvant, évitant ainsi les risques d’incendie en cas de surchauffe ou de court-circuit, comme on a pu l'observer sur certains véhicules (Telsa) et smartphones (Samsung). De plus les batteries Li-ion supporte mal les basses températures ; à partir de -5°C des dendrites (excroissances) se forment sur l'anode, ce qui peut provoquer des courts-circuits. Enfin au-dessus de 35°C la durée de vie est affectée.

 

 Ces nouvelles batteries promettent une autonomie comparable (800 kms) à celle des modèles à combustion interne, ainsi que des temps de charge similaires au remplissage du réservoir. 

 

John B. Goodenough, qui vient de recevoir le prix Nobel de chimie 2019, à l'âge de 97 ans (avec Stanley Whittingham et Akira Yoshino) pour sa contribution à la mise au point de la batterie lithium-ion, vient de proposer un modèle particulièrement performant.

 

Dans ce modèle, l'électrolyte se compose d'une plaque de verre qui fait office de séparation entre l'anode et la cathode. L'anode peut être constituée de différents métaux (lithium, potassium ou sodium). La capacité de charge et de décharge, donc l'autonomie, est doublée, la durée de vie est augmentée. Autre point très intéressant, le temps de recharge se compte désormais en minutes et non plus en heures.

Même la plage thermique d'utilisation de la batterie solide est plus confortable : là où l'électrolyte liquide fonctionne de façon optimale pendant 15 ans à condition de ne pas dépasser 35 °C (d'où certains systèmes de refroidissement couplés aux batteries), cette batterie peut fonctionner entre -20 °C et 100 °C sans nécessiter de refroidissement.

 

Ce modèle, qui couple des anodes au lithium métal avec des électrolytes à l'état solide, est sur le point d'aboutir chez de nombreux fabricants.

Chaque atome d’une anode au lithium métal peut stocker et libérer de l’énergie pendant le cycle de charge-décharge, alors qu'avec les anodes en graphite actuellement utilisées dans les batteries lithium-ion, seul un atome de lithium pour six carbones peut stocker ou libérer de l’énergie.

A noter que que de nombreuses équipes travaillent sur des anodes au sodium (omniprésent sur la planète, contrairement au lithium) et qu'il n'est pas exclu que des batteries au sodium performantes soient mises sur le marché d'ici une dizaine d'années.

 

Ainsi Toyota a annoncé qu'il disposerait de batteries avec des anodes en lithium et des électrolytes solides pour ses véhicules électriques d'ici le début des années 2020. Les prochaines Toyota tout électrique (6 modèles sont annoncés !) en seront dotées.

 

En Europe, au Japon et en Chine, tous les constructeurs sont sur le pont. En Chine, des startups fleurissent et les premières chaînes de production ont démarré.

 

Qing Tao Energy Development Co, une startup de l’Université technique de Tsinghua, vient de créer une nouvelle ligne de production de batteries à électrolyte solide à Kunshan, dans l’est de la Chine. Les rapports indiquent que la société a atteint une densité énergétique de plus de 400Wh/kg (à comparer aux batteries lithium-ion de nouvelle génération qui sont limitées à 250-300Wh/kg).

Sa capacité de production sera de 700 MWh en 2020.

 

L'impact sur la géoéconomie

L'électrification des transports marque un tournant dans l'économie énergétique. Depuis plus d'un siècle, le pétrole est la pierre angulaire du transport et son industrie n'a cessé de croître, parallèlement à l'industrialisation et à l'amélioration du niveau de vie. Mais le pétrole est abondant dans relativement peu de pays et ceux-ci assument une importance géoéconomique démesurée car le pétrole destiné aux transports est un besoin sociétal essentiel. 

 

L'électrification des transports signifie que le pétrole va perdre l'un de ses marchés principaux et donc son pouvoir économique et politique international.

 

Sur le plan économique la fin du tout pétrole est donc aussi une bonne nouvelle.

 

Au contraire la lumière du soleil et le vent sont disponibles partout et la production d’électricité est essentiellement une entreprise nationale.

 

Il reste le problème du stockage (voir ci-après) et encore une fois de la mise au point de batteries qui ne rendent pas les populations dépendantes de quelques pays gros producteurs.

 

Pour les véhicules électriques, actuellement, le recours au lithium (qui n'est recyclé qu'à 1% pour des problèmes de pureté) est incontournable. La figure ci-dessus montre que le minerai n'est exploité que dans très peu de pays :

- le triangle sud-américain, Argentine-Chili-Bolivie, largement dominant,

- l'Australie,

- la Chine et les Etats-Unis.

 

Voila pourquoi les chercheurs travaillent à marche forcée pour mettre au point une batterie sodium-ion à électrolyte solide.

 

 

 

Annoncée pour 2019, la Fisker EMotion (le concurrent de Tesla) ne devrait pas voir le jour avant 2021. En effet le constructeur a décidé de basculer vers la technologie de la batterie solide, grâce à une "électrode tri-dimensionnelle" capable d'offrir une capacité multipliée par 2,5 par rapport à une batterie classique lithium-ion.

L'autonomie, atteindrait les 800 km, tandis que la recharge ne demanderait qu'une minute !

Cette batterie est développée par Sakti3 , filiale à 100% de Dyson Ltd.

Notre seul dieu : c'est le soleil !

Le salut est dans le solaire

Akhenaton, fils d’Amenhotep III et père de Toutankhamon, a régné sur l'Egypte entre -1355 et -1338. Il est à l'origine d'une révolution religieuse en bannissant les dieux du panthéon traditionnel de l’Egypte de l’époque au profit d’un seul, Aton, le dieu Soleil. Il est considéré par certains comme le premier monothéiste de l’histoire. 

Adorer le Soleil n'a rien d'absurde. C'est bien lui qui est au centre de notre système planétaire. A lui seul, il représente 99,86% de la masse du système solaire.

Le potentiel de l'énergie solaire est considérable :  la Terre reçoit chaque année plus de 8.000 fois la consommation énergétique mondiale annuelle.

 

Alors si au lieu de ravager notre sous-sol, nous avions levé les yeux au ciel comme les Egyptiens, les Incas et quelques autres ?

 

Il aura fallu attendre le début du XXIème siècle pour qu'enfin les hommes comprennent que notre seul dieu, c'est le soleil !

 

Certes cette énergie est disponible, encore faut-il savoir la recueillir et en particulier la transformer en électricité.

 

En France, dans le sillage du four solaire d'Odeillo, le CNRS et l'EDF inaugurent en 1983 la centrale électro-solaire THÉMIS à Targasonne (P-O).  Elle constitue alors une véritable référence internationale en matière de conversion de l'énergie solaire en électricité..

 

Hélas, la dégringolade des cours du baril de pétrole porte un cours fatal au projet qui est abandonné dès 1986.

Il faudra attendre près de 20 ans (2004), pour que Thémis Solaire Innovation, centre de recherche et de développement consacré à l'énergie solaire, permette la réhabilitation du site.

 

Maudit soit cet or noir qui a paralysé les recherches sur l'énergie solaire, mais aussi sur les piles à combustible ou encore la fusion nucléaire.

 

Le photovoltaïque (PV)... enfin !

"L'énergie solaire a le potentiel de jouer un rôle central dans le futur système énergétique mondial en raison de l'ampleur de la ressource solaire, de sa prévisibilité et de son caractère omniprésent. La capacité solaire photovoltaïque (PV) installée dans le monde dépassait 500 GW à la fin de 2018 et une capacité PV supplémentaire estimée à 500 GW devrait être installée d'ici 2022-2023, ce qui nous amène à l'ère de la photovoltaïque à l'échelle TW [térawatt : 1TW = 1000 gigawatts]. Compte tenu de la rapidité avec laquelle l'industrie photovoltaïque évolue, à la fois en termes de baisse spectaculaire des coûts et d'augmentations à l'échelle de l'industrie manufacturière, de nombreux observateurs [ont révisé à la hausse leurs prévisions]... Nous envisageons un avenir avec 10 TW de systèmes photovoltaïques d'ici 2030 et entre 30 et 70 TW d'ici 2050, fournissant la majorité de l'énergie mondiale " 

 Science 31 mai 2019 : vol. 364, numéro 6443, p. 836-838

 

Ce texte est l'introduction d'un article très récemment paru dans la grande revue scientifique américaine Science. Il est signé par une cinquantaine de spécialistes de haut niveau appartenant  à 27 Instituts prestigieux d'une dizaine de pays (USA, Allemagne, Japon, Suisse, Finlande... la France est absente).

Autant dire qu'il est à prendre très au sérieux !

 

Rappel - Bien qu'ancienne, la technologie  utilisant les cellules au silicium cristallin, avec pour l'élément actif le silicium dopé dans la massereprésente encore 90 % des parts de marché, du fait de sa robustesse et de ses performances (son rendement peut approcher les 20 % pour une durée de vie de 30 ans environ), mais aussi des investissements importants qui lui ont été consacrés.

 

 

Les prix baissent, les projets se multiplient

Le graphique ci-contre est éloquent.

 

A la fin de 2018, avec seulement 500 GW de PV installés, le prix de vente moyen mondial des modules était déjà inférieur à 0,25 USD / W. La baisse des coûts au niveau des systèmes photovoltaïques s'est traduite par une baisse spectaculaire du prix de l'électricité générée par les centrales photovoltaïques par rapport aux autres formes de production.

Les prix de l'électricité, dominés par les combustibles fossiles et la production nucléaire, sont restés relativement stables au Japon, en Allemagne et aux États-Unis pendant une longue période (voir le premier graphique). En revanche, les prix des systèmes photovoltaïques ont fortement diminué.

 

Nous entrons dans une ère où le photovoltaïque est déjà concurrentiel par rapport à la production d'électricité conventionnelle dans de nombreuses régions du monde.

 

En Allemagne, la capacité d'électricité renouvelable variable (éolienne et solaire) est passée de 45 à 98 GW de 2010 à 2016, ce qui s'est traduit par une augmentation de la pénétration du réseau de 8% à près de 20% (en France le solaire plus l'éolien représentaient 7% en 2018).

 

Aujourd'hui, de plus en plus de recherches concluent que la décarbonisation de l’électricité suivie de l’électrification de presque toutes les parties du système énergétique est la voie la moins coûteuse pour un système d’énergie durable à faibles émissions de carbone.

 

La montée en puissance des installations

 

Jusque-là dominée par une myriade de petits projets, l'énergie solaire voit naître des centrales géantes -- des centaines de mégawatts, bientôt au-delà du gigawatt-- grâce à la baisse des prix et à la confiance croissante des investisseurs.

 

En France les grands projets se multiplient. La centrale solaire de Toul-Rosières a été inaugurée en 2012.  D’une puissance de 115 mégawatts-crêtes, cette centrale est dotée de 1, 4 millions de panneaux photovoltaïques de 120X60 cm, couvrant une superficie de 120 hectares, capables d’alimenter plus de 55.000 personnes en consommation électrique, chauffage compris.

 

Des installations plus modestes voient le jour sur des ombrières de parking. Par exemple à Quincieux, au nord de Lyon, une installation de plus de 15 000 panneaux photovoltaïques sur la toiture de 13 ombrières de parking produira, dès la fin de cette année 3955 MWh d’électricité verte, soit l’équivalent du double de la consommation de la population de Quincieux (3500 habitants).

 

 

Située en Californie, la ferme solaire Topaz de 550 mégawatts produit suffisamment d'électricité pour alimenter 160 000 foyers californiens moyens. Le site de Topaz a été choisi après un examen approfondi tenant compte de la ressource solaire disponible, de la proximité des lignes de transport d'électricité existantes, des utilisations actuelles du sol et des sensibilités environnementales. 


Les problèmes à résoudre

Nouveaux matériaux pour les cellules solaires

La progression rapide de l'efficacité des pérovskites
La progression rapide de l'efficacité des pérovskites

Le poids, la rigidité et le coût, sont les inconvénients importants des cellules solaires au silicium.

 

Depuis 10 ans, les cellules solaires pérovskites (PSC) suscitent un vif intérêt en raison de leurs propriétés uniques : une efficacité de conversion de l'énergie (PCE) exceptionnelle, un faible coût (moitié moins cher que les cellules actuelles au silicium)  et une facilité de traitement à grande échelle. Elles sont de plus extrêmement légères et peuvent être fabriquées avec des substrats en plastique flexibles.

 

Les péroskites ont enfin pour avantage de pouvoir se placer partout grâce à leur souplesse et de prendre de multiples teintes.

 

L’efficacité des cellules solaires de dispositifs utilisant ces matériaux est passée de 3,8% en 2009 à 25,2% en 2019, dans les architectures à simple jonction et à 28% dans les cellules tandem à base de silicium, dépassant ainsi les efficacité maximale obtenue dans les cellules solaires au silicium.

 

Cependant il reste à régler d'importants problèmes de stabilité : vis à vis de l'humidité, de l'oxygène, des UV. Malgré tout, et au vu des investissements réalisés -tant publics que privés - nul doute que ces problèmes seront résolus à court terme.  

Dès 2020, à Wroclaw, en Pologne, une usine fabriquera 180 000 m2 de panneaux solaires en pérovskites. Une production qui devrait ensuite augmenter, tant la demande risque d’être exponentielle. 

 

Les onduleurs

L'effet photoélectrique permet de convertir en électricité les ondes électromagnétiques (rayonnement) émises par le Soleil.
L'effet photoélectrique permet de convertir en électricité les ondes électromagnétiques (rayonnement) émises par le Soleil.

Les systèmes photovoltaïques produisent un courant continu, ils doivent donc se connecter au réseau via des onduleurs, qui se synchronisent généralement sur la fréquence nominale de ce réseau pour exporter de l'énergie.

Les nouvelles installations d'onduleurs photovoltaïques doivent assurer la fiabilité du réseau ( régulation de la tension et de la fréquence).

À des niveaux très élevés de déploiement, les systèmes PV devront générer leurs propres formes d'onde de référence de tension et se synchroniser ensemble. De nouvelles techniques telles que les contrôleurs d'oscillation virtuels sont en cours de développement, ils sont capables de générer des temps de réponse rapides et de créer des systèmes à inertie nulle.

Le stockage de l'énergie

C'est actuellement le défaut de la cuirasse : le développement du PV implique des capacités de stockage considérablement accrue.

Actuellement, les batteries au lithium constituent la principale solution de stockage. Mais la production mondiale de ce métal rare, à l'extraction polluante et coûteuse, est limitée à 40 000 tonnes par an. Avec la croissance rapide des véhicules électriques, il en faudra de trois à sept fois plus dans les vingt-cinq prochaines années, selon l'Ademe.

 

Actuellement, des batteries au lithium de fortes capacités ont été développées, notamment par Tesla en Australie ( 129 MWh). Et le process s'avère éminemment rentable !

 

Cependant de nouvelles technologies sont en développement ou même en cours de mises en oeuvre.

 

Par exemple, Hydrogène de France (HDF Energy) va construire en Guyane la plus grosse centrale du monde de production et stockage d'électricité renouvelable. Son parc de panneaux photovoltaïques de 55 MW sera couplé avec une capacité de stockage de 120 MWh à base d'hydrogène, plus un stockage d'appoint par batteries lithium-ion de 20 MWh. Soit 140 MWh.

"L'alliance de deux technologies de stockage permet de profiter des avantages de chacune,. L'hydrogène stocke l'énergie sur de longues périodes, tandis que les batteries sont capables de restituer l'électricité très rapidement, dans la milliseconde. L'électricité solaire sert à hydrolyser de l'eau, produisant de l'hydrogène (et de l'oxygène), stocké sous forme de gaz comprimé dans de grands conteneurs de 12 mètres de long. L'opération inverse produit de l'électricité dans une pile à combustibles. Ainsi, la centrale ne rejettera que de l'oxygène et de la vapeur d'eau."

Sylvain Charrier, directeur du développement de HDF pour l'Outre-mer

 

L'énergie solaire thermodynamique

Centrale solaire d'Ivanpah ( désert de Mojave en Californie)
Centrale solaire d'Ivanpah ( désert de Mojave en Californie)

Les centrales solaires thermodynamiques constituent un moyen de résoudre le problème du stockage.

Elles concentrent le rayonnement solaire pour produire de la chaleur à très haute température, puis de l’électricité.

 

Dans les centrales à tour comme celle d'Ivanpah (Californie), des centaines ou des milliers de miroirs placés au sol, appelés héliostats, orientent les rayons solaires vers le sommet d’une tour, qui peut dépasser 200 mètres de haut. Les héliostats sont orientables afin de suivre la course du soleil tout au long de la journée. En haut de la tour, un absorbeur, où circule le fluide caloporteur (généralement des sels fondus), transforme le rayonnement en chaleur à haute température. Ces centrales nécessitent un fort ensoleillement et une grande surface au sol. 

On trouve aussi des centrales à collecteurs cylindro-paraboliques comme Noor au Maroc (160 MW, 500 000 miroirs, 4,8 km2), les centrales à miroirs de Fresnel telle eLLo à Llo (P-O) (9 MW).

 

Le coût de l'électricité obtenu par ce moyen est encore élevé, mais il a l'immense mérite de régler le problème du stockage qui se pose avec le photovoltaïque.

 

Nous ne sommes qu'au début de l'exploitation de ces technologies, mais des projets gigantesques sont en cours un peu partout dans le monde, en Israël, au Chili, en Australie, aux USA, en Espagne...

 

 La centrale solaire thermodynamique d'Ivanpah est capable de délivrer 550 megawatts (MW) de puissance. Elle fournit suffisamment d'électricité pour alimenter quelque 160 000 foyers.

Elle occupe une surface de 25 kilomètres carrés et se compose de neuf millions de panneaux solaires surélevés de seulement 1,7 mètre, ce qui limite l'atteinte au paysage.

 

Cerveau - Conscience

Mais où est donc le siège de la conscience ?

Notre "âme" est bien cachée !

 

"L’Éternel Dieu forma l’homme de la poussière de la terre, il souffla dans ses narines un souffle de vie et l’homme devint un être vivant."

Genèse, 2.7

 

 

Mais où se cache donc ce "souffle de vie" qui nous abandonne... à notre dernier soupir ?

 

Il est bien éloigné le temps de Descartes où l'on prétendait associer l'esprit, la conscience, l'âme... à une glande !

 

Mais alors comment expliquer qu'une conscience qui nous parait unique et singulière puisse émerger de multiples processus, gérés par différentes parties du cerveau ?

 

La complexité du cerveau est telle : 100 milliards de neurones, des centaines de milliards de connections synaptiques (125 trillions de synapses rien que dans le cortex cérébral), qu'il paraît fou de tenter de déterminer les mécanismes de la conscience et les parties du cerveau concernées.

Et pourtant, ils cherchent !

Les neuroscientifiques peuvent voir les neurones s'activer et communiquer. Ils ont cartographié les régions du cerveau dont les connexions se déclenchent pendant la sensation, la prise de décision et la parole...

 

Mais à ce jour ils ne peuvent pas expliquer comment toute cette activité donne naissance à la conscience. 

 

Cependant, des théories embryonnaires circulent. Aussi une fondation (La Templeton World Charity Foundation, TWCF) a décidé de lancer... un concours, doté de 20 millions de dollars pour tester la demi-douzaine de théories qualifiées de sérieuses.

 

Dans un premier temps deux propositions vont s'affronter :

 

- celle qui est défendue par Stanislas Dehaene du Collège de France à Paris (théorie de l’espace de travail global, GWT).

Elle postule "que le cortex préfrontal du cerveau, qui contrôle les processus cognitifs d'ordre plus élevé, comme la prise de décision, agit comme un ordinateur central qui collecte et hiérarchise les informations provenant des entrées sensorielles. Il diffuse ensuite les informations vers d'autres parties du cerveau qui effectuent des tâches."

Dehaene pense que ce processus de sélection est ce que nous percevons comme une conscience. 

 

- celle proposée par Giulio Tononi de l’Université du Wisconsin à Madison (théorie de l’information intégrée, IIT), qui suggère que "la conscience découle de l'interconnexion des réseaux cérébraux. Plus les neurones interagissent les uns avec les autres, plus un être se sent conscient, même sans apport sensoriel."

 

Pour tester les systèmes, six laboratoires effectueront des expériences avec un total de plus de 500 participants, coûtant 5 millions de dollars à la fondation. Les laboratoires, aux États-Unis, en Allemagne, au Royaume-Uni et en Chine, utiliseront trois techniques pour enregistrer l'activité cérébrale pendant que des volontaires effectuent des tâches liées à la conscience : imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, électroencéphalographie et électrocorticographie (une forme d'EEG réalisée pendant chirurgie, dans laquelle les électrodes sont placées directement sur le cerveau).

 Dans une expérience, les chercheurs vont mesurer la réponse du cerveau quand une personne prend conscience d'une image. Le GWT prédit que l'avant du cerveau deviendra soudainement actif, alors que l'IIT indique que l'arrière du cerveau sera toujours active.

 

Etat de l'art

Thalamus
Thalamus

Une telle recherche peut paraître bizarre et plus propre à alimenter des débats philosophico-religieux que scientifiques.

 

En fait,  la compréhension du processus qui permet à un être vivant d'être conscient, est devenue de plus en plus importante pour les chercheurs qui souhaitent communiquer avec des patients comateux, ou déterminer si des systèmes d’intelligence artificielle pourraient devenir conscients ou encore apprécier le niveau de conscience des animaux.

 

Historiquement, les recherches sérieuses commencent avec le début de l'imagerie médicale et deviennent de plus en plus en plus pointues au fur et à mesure que la qualité de ces images s'améliorent.

 

Ainsi, en 1995, le neuroscientifique Joseph Bogen,  suggère, dans un article très spéculatif, que le thalamus (structure en deux parties située sur la ligne médiane du cerveau), pourrait bien héberger les neurones du "carrefour de la conscience". Il note que la formation de menues lésions dans les noyaux intralaminaires du thalamus provoquent typiquement un coma.

 

Cela dit, en conclusion de ses travaux il note : "Tenter d'observer la conscience revient à observer le vent... On ne peut en voir que les effets." !

La conscience se rapporte à un processus dynamique d’activité cérébrale autonome et coordonnée

Je vais directement à la publication la plus récente et qui me semble être la plus significative quant au fonctionnement de la conscience.

 

Il s'agit d'un article (Science Advances,  06 Feb 2019) qui rapporte les résultats d'une équipe internationale de chercheurs provenant de sept pays (Université de Liège en Belgique, Institut du cerveau et de la moelle épinière de Paris, INSERM, Universités de Paris-Saclay, de Barcelone, de Birmingham, Universités de Buenos Aires, de Western Ontario et du Weill Cornell Medical College à New York. Le professeur S.Dehaene, cité ci-dessus, fait partie des signataires.

 

Les auteurs ont tenu à préciser, de façon liminaire que leurs recherches se situent dans le cadre de "la position commune de diverses théories contemporaines qui suggèrent que la conscience se rapporte à un processus dynamique d’activité cérébrale autonome et coordonnée, facilitant l’adaptation à un environnement en constante évolution, plutôt que dans des descriptions statiques du fonctionnement du cerveau".

 

Ils ont notamment utilisé l'IRM fonctionnelle (qui repose sur le signal BOLD - Blood Oxygen Level Dependant - lié à l’aimantation de l’hémoglobine), pour étudier la façon dont les aires du cerveau communiquent entre elles. Quand une région du cerveau s'active, elle a besoin de plus d'oxygène et donc de plus de sang. Ces variations sont perçues même si les patients sont au repos. Les auteurs ont travaillé avec 53 patients à l'état végétatif, 59 en état de conscience minimale et 47 personnes en bonne santé (capables de réaliser des tâches d’imagerie mentale suivies par neuroimagerie).

 

Cela leur a permis d'identifier deux modèles de communication entre les régions du cerveau.

 

Chez des patients inconscients, des connexions simples, par exemple entre deux paires de régions ayant des liens directs de proximité, ont été mises en évidence.

 

En revanche, chez les personnes qui avaient un certain niveau de conscience, les interactions entre régions étaient plus dynamiques et beaucoup plus complexes. Ces chercheurs ont établis que « 42 régions du cerveau appartenant à six réseaux cérébraux jouaient un rôle important dans la cognition ». Ce réseau complexe d'interactions disparaissait quand les patients étaient plongés dans une anesthésie profonde, ce qui montre qu'il est bien caractéristique d'une forme de conscience.

 

Ces résultats établissent que la conscience repose sur la capacité du cerveau à maintenir une dynamique cérébrale riche et ouvrent la voie à la détermination d'empreintes digitales spécifiques et généralisables d'états conscients et inconscients.

 

La première étape dans la détermination de la conscience consiste donc à cartographier ces réseaux de connections complexes, qui s'activent dans un cerveau pensant.

 

Des recherches comme celle-ci peuvent potentiellement aider à comprendre comment des biomarqueurs objectifs peuvent jouer un rôle crucial dans la prise de décision médicale, dans le cas d'un coma profond par exemple. À l'avenir, il pourrait être possible de développer des méthodes pour moduler de manière externe ces signatures conscientes et rétablir un certain degré de conscience ou de réactivité chez les patients qui les ont perdues, par exemple en utilisant des techniques de stimulation cérébrale non invasives.

 

Délinquance : la science au service de la justice

Après l'ADN, l'imagerie cérébrale ?

Trouver la preuve d'un crime directement dans le cerveau d'un suspect ou d'un témoin confus, grâce à des images médicales  ?
Trouver la preuve d'un crime directement dans le cerveau d'un suspect ou d'un témoin confus, grâce à des images médicales ?

 

Le développement des techniques d’imagerie cérébrale, telles que le scanner, l’encéphalographie (EEG), et surtout l’imagerie par résonance magnétique (IRM de diffusion) que je viens d'évoquer, pourrait permettre d'associer des images à des comportements suspects, déviants ou violents (mensonge, manque d'empathie, intention de nuire...) ou à des troubles neuropsychiques... et même permettre de trouver la trace d'actes passés.

De telles images, issues de dossiers médicaux, sont déjà produites en justice, sans qu'un cadre légal soit clairement défini (ci-dessus).

 

 

Cerveau et déclin cognitif

"Le Cerveau - est plus grand que le Ciel -" - Emily Dickinson

 " Apprendre à comprendre le fonctionnement de son cerveau et apprendre à s’en servir, devraient constituer un objectif pédagogique primordial."

Henri Laborit

 

 

IRM de diffusion (tractographie)
IRM de diffusion (tractographie)

Grâce à l'imagerie, à l'informatique, les chercheurs ont fait des progrès considérables dans la connaissance du cerveau, dans son fonctionnement intime.

On peut maintenant lire (ou presque !) dans les pensées avec l'IRM.

 

Avec les nouvelles séquences, les nouvelles applications, comme la tractographie (ci-contre), on peut visualiser les connexions neuronales du cerveau.

 

Mais une machine qui fonctionne avec 100 milliards de neurones est bien sûr d'une complexité redoutable et ses défaillances difficiles à identifier et surtout à réparer.

 

Certains, se sont vus trop beau et ont même pu diffuser sur le marché du médicament quelques spécialités dépourvues de toute efficacité. 

Aujourd'hui les équipes sérieuses reviennent aux fondamentaux. Le chemin sera encore long qui conduira à la résolution des désordres neurodégénératifs

Notre cerveau

Cerveau de rêveur...
Cerveau de rêveur...

- Les 3 cerveaux,

- Activité cérébrale en image,

- Un cerveau très connecté,

- La conscience et le chaos,

Human connectome project,

- Cartographie du cerveau humain de l'utérus à la naissance,

Blue Brain Project, Human Brain Project,

Un cerveau artificiel à 2,5 millions de neurone

- Les neurones miroir,

- Le vieillissement du cerveau.

Chimie du cerveau

 

- Les neurotransmetteurs, messagers chimiques,

- Rôle des différents neurotransmetteurs,

- Chimie des sentiments,

- Impact de la sérotonine et de la L-dopa sur les prises de décision,

- Rajeunir ?... Au moins ne pas mourir idiot !

 

Et aussi : Les benzodiazépines

 

 


Alzheimer : retour aux fondamentaux

Le nouvel échec d'un candidat médicament, venant après beaucoup d'autres, confirme que les chercheurs sont encore très loin de la solution dans le traitement de cette pathologie redoutable et en pleine expansion.

 

Biogen à Cambridge (Massachusetts) et Esai à Tokyo qui développaient l'aducanumab viennent d'annoncer leur  décision de suspendre leurs essais de phase III après avoir pris connaissance de l'avis d'un comité indépendant indiquant qu'il était peu probable que le médicament ralentisse le déclin cognitif comme prévu. 

 

Cette molécule est un anticorps conçu pour se lier et éliminer les plaques collantes de β-amyloïde suspectées d'être à l'origine de la maladie en s'agglutinant autour des neurones, en bloquant leur communication et, finalement, en les tuant. 

 

Pourtant la piste "anti amyloïde" semblait être la plus prometteuse...

 

Certains pensent que les plaques amyloïdes étaient déjà trop importantes dans l'échantillon utilisé pour l'essai clinique, constitué de personnes atteintes de formes précoces et légères de la maladie d'Alzheimer.

 

D'autres anticorps sont en cours d'études, notamment sur des patients asymptomatiques présentant une accumulation d’amyloïde (solanezumabcrenezumab)... avec des résultats actuellement décevants.

 

Parmi les approches non amyloïdes, des molécules ciblant la protéine tau qui s'accumule dans les neurones du cerveau des malades sont à l'étude... mais là aussi les chercheurs patinent... et reviennent au fondamental, c'est à dire à une meilleure connaissance du cerveau.

 

Hippocampe, neurogenèse et Alzheimer

Les travaux récents sur la neurogenèse ont montré que la production de nouveaux neurones se poursuivait à l'âge adulte dans certaines zones du cerveau.

 

La neurogenèse adulte désigne l’ensemble des processus qui, à partir de la division des cellules souches neurales, donne naissance à des cellules capables de se différencier en neurones et de s’intégrer dans les circuits préexistants du cerveau.

 

Cependant, les recherches sur cette plasticité cérébrale sont toujours en développement, et parfois des résultats totalement contradictoires sont publiés dans des revues de très haut niveau, comme Nature.

 

 

Le débat sur l'existence d'une neurogenèse adulte dans l'hippocampe est en particulier passionnant.

 

Situé dans les lobes temporaux et appartenant au système limbique, l’hippocampe joue un rôle central dans la mémorisation et la navigation spatiale, un rôle déterminant dans la formation de nouveaux souvenirs d' événements vécus (mémoire épisodique).

 

Tout récemment des chercheurs du  VA San Diego Healthcare System et de l'Université de Californie à San Diego, ont montré que l’hippocampe serait aussi responsable de la mémoire déclarative, c’est-à-dire la mémoire qui peut être verbalisée, et qui comprend la mémoire des faits en plus de la mémoire épisodique.

 

L'’existence d’une neurogenèse adulte dans l’hippocampe humain a d’abord été mise en évidence en 1998 puis confirmée par une vingtaine de publications.

 

Coup de tonnerre en 2018, Nature publie un article tendant à démontrer que la neurogenèse dans l'hippocampe ne se manifeste pas au-delà de l'enfance chez l'homme.

 

Mais quelques semaines après cette  publication, Maura Boldrini et al (Université de Columbia, New York)  mettent en évidence une production de nouveaux neurones dans l’hippocampe chez l’adulte sain, même âgé !

Les auteurs de cette étude ont utilisé des techniques de détection immunohistochimiques similaires à celles de leur prédécesseur.

 

Deux raisons sont invoqués par M. Boldrini pour justifier ces différences : elle n'a utilisé que des tissus cérébraux d'individus exempts de troubles psychiatriques ou neurologiques et pris en considération l'hippocampe entier.

 

Enfin, tout récemment (25 mars 2019) une publication en ligne vient confirmer ce dernier résultat en démontrant que la neurogenèse de l'hippocampe chez l'adulte est abondante chez les sujets neurologiquement sains et diminue fortement chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer.

 

Le fait que le tissu cérébral de personnes âgées de 52 à 97 ans, atteintes de la maladie d'Alzheimer, présente une baisse nette et progressive de la neurogenèse ouvre évidemment une piste : trouver le moyen de promouvoir la génération de neurones dans l'hippocampe des malades pour freiner et même inverser les déficits cognitifs.

 

Mais il y a loin de la coupe aux lèvres et le cerveau n'a pas encore livré tous ses secrets !

 

La mémoire

 

- L'émoi, les mots, les maux qui restent...

- Mécanisme de la mémoire, métamémoire,

- Neurones impliqués dans la rétrospection,

- Les maladies neurodégénératives, Alzheimer

  

L'oubli

 

- Contre l'oubli : le devoir de mémoire,

- Oubli : psychisme,

- Effacer la mémoire, les molécules de l’oubli, 


Année Léonard de Vinci : clap de fin en beauté au Louvre

J'ai évoqué plusieurs fois dans cette Une les hommages rendus un peu partout dans le monde au génie né dans la petite ville de Vinci.

 

En Italie, bien sûr - à Rome, à Milan, à Florence... - en France aussi, dans le Val de Loire.

 

C'est donc le Louvre, qui possède la plus importante collection au monde de peintures de Léonard, ainsi que 22 dessins, qui va conclure cette année du 500 ème anniversaire de la disparition de Leonardo.

 

Mais qu'importe le lieu, le pays, les chicaneries de clochers, pourvu que nous ayons l'ivresse de la beauté sublime de l'oeuvre du maître.

Elle n'appartient à personne, elle est simplement le témoin du génie de l'homme ; elle renvoie à l'insignifiance les barbares qui gouvernent ce monde, les prétentieux ridicules qui prétendent en connaître les arcanes. Face à ce géant nous sommes tous des nains, qui comme des mouches, nous agitons en vain dans un bocal.

 

Une exposition réellement exceptionnelle à partir du 24 octobre 2019

"Le musée trouve en cette année de commémoration l’occasion de rassembler autour des cinq tableaux essentiels qu’il conserve, à savoir la Vierge aux rochers, la Belle Ferronnière, la Joconde — qui reste dans la salle où elle est habituellement exposée —, le Saint Jean Baptiste et la Sainte Anne, la plus grande part possible des peintures de l’artiste, afin de les confronter à un large choix de dessins ainsi qu’à un ensemble, restreint mais significatif, de tableaux et de sculptures de l’environnement du maître.

 

Cette rétrospective inédite de la carrière de peintre de Léonard permet de montrer combien il a mis la peinture au-dessus de tout et comment son enquête sur le monde, qu’il appelait « la science de la peinture », fut l’instrument de son art, dont l’ambition n’était rien moins que d’apporter la vie à ses tableaux."

Le musée du Louvre

 

A noter : L’expérience de réalité virtuelle En tête-à-tête avec la Joconde, réalisée en partenariat avec HTC Vive Arts, permettra au public d’interagir avec le tableau (” Mona Lisa : Beyond the Glass ”). Ainsi, les visiteurs auront l’occasion de s’immerger dans cette œuvre emblématique.

 

 

De l'amour... De Stendhal au Palais de la découverte

 

" Ils cherchaient à me décrier la volupté et son ivresse, parce qu’elle est passagère et trompeuse ; et je brûlais de la trouver entre les bras de mon amie, parce qu’elle s’y renouvelle quand il lui plaît, et que son cœur est droit, et que ses caresses sont vraies."

Denis Diderot - Lettre à Sophie Volland

 

"Oui le bonheur amoureux est la preuve que le temps peut accueillir l’éternité." Alain Badiou, Eloge de l'Amour"


De l'Amour

De l'Amour, est un essai de Stendhal conçu comme un traité philosophico-scientifique où il « explique simplement, raisonnablement, mathématiquement, pour ainsi dire, les divers sentiments qui se succèdent les uns aux autres, et dont l’ensemble s’appelle la passion de l’amour » .

Car, dit-il, "tous les amours qu’on peut voir ici-bas naissent, vivent et meurent [...] suivant les mêmes lois".

 

C'est dans cet essai que Stendhal utilise le terme de cristallisation, cher au chimiste, pour  décrire le processus d'idéalisation à l'œuvre au début d'une relation amoureuse : "En un mot, il suffit de penser à une perfection pour la voir dans ce qu'on aime" .

 

On sait aujourd'hui que la chimie se met en branle de tout côté, du premier regard langoureux au dernier soubresaut de l'extase, qu'elle est à l'oeuvre dans le ravage intérieur qui suit l'échec des assiduités de l'écrivain auprès de Matilde Viscontini Dembowski , qui le conduisit à écrire cet essai à des fins thérapeutiques.

 

 

Car l'amour c'est aussi (surtout ?) de la chimie !

L’amour est une émotion complexe : derrière les ressentis amoureux se cache une multitude de molécules et de réactions chimiques. 

 

Larry Young (directeur du Centre for Translational Social Neuroscience de l'Université Emory), à l’instar d’Isaac Newton, s'intéresse à une attraction universelle : l'attirance d'un homme pour une femme (et vice-versa !).

 

Il fait partie de ces chimistes qui sondent le cerveau, traquent les connexions neuronales, épient ces merveilleuses molécules - les neuromédiateurs (neurotransmetteurs) dont j'ai parlé ICI.

 

Larry Young poursuit finalement un peu l'œuvre de Newtonl'alchimiste, qui cherchait dans son four le secret de la matière inerte.

 

Lui s'intéresse au Vivant, infiniment plus complexe ; mais chimiste du XXIème siècle, ce n'est plus avec des cornues, des éprouvettes ou des alambics qu'il fonctionne, mais avec de merveilleuses machines que les mathématiques, l'informatique et la physique ont permis de concevoir.

 

Depuis 20 ans, des neurobiochimistes essaient de percer les mystères de l'amour - phénomènes d'attraction, monogamie, lien parent-enfant… - en utilisant des techniques telles que l'imagerie cérébrale, l’étude du génome, notamment sur des animaux transgéniques.

JPL - 2011

 

Voir par exemple : Portrait chimique de votre cerveau amoureux

De l'amour - Palais de la Découverte - Paris

De l'amour est aujourd'hui le titre de la belle et très pédagogique exposition du Palais de la Découverte consacrée aux sciences de l’amour.

 

Elle interroge ce mystérieux sentiment en s'appuyant sur des travaux scientifiques et artistiques.

 

" Deux galeries  sont proposées pour explorer ces territoires amoureux :

 

La galerie des attachements 

Qu’est-ce que l’amour ? L’empathie ? L’attachement ?

Là où le français n'utilise que le terme "amour", le grec utilise quatre mots : érōs, le désir, la passion charnelle ; storgê, l’amour familial ; agapē, l’amour désintéressé et philía, l’amitié, le lien social.

Une approche par quatre entrées qui vous permettra de percer un peu plus ce mystère et de découvrir les dernières recherches scientifiques (les sciences affectives) sur l'amour.

 

La galerie des sciences

 Certes il n’y a pas de théorie scientifique globale sur l’amour. Pourtant, l’affection, l’attachement, la sexualité et l’empathie sont véhiculés par les mêmes molécules, déclenchent la sécrétion des mêmes hormones et empruntent les mêmes circuits neuronaux.

La galerie des sciences vous permettra d'aborder le sujet en sept questions, explorées en détails par des neuroscientifiques, sociologues, sexologues, psychanalystes et philosophes."

 Le Palais de la Découverte

 

 

L'effet "Roméo et Juliette" (la puissance des amours interdites) aurait pour seule cause la dérégulation des niveaux de dopamine.

 

Pour ce qui est de l'explication chimique du génie de Shakespeare... on cherche encore !

 

 

 

 

 

Regarde, amour ces lueurs jalouses qui dentellent le bord des nuages à l'orient !

Les flambeaux de la nuit sont éteints, et le jour joyeux se dresse sur la pointe du pied au sommet brumeux de la montagne.

Je dois partir et vivre, ou rester et mourir.

Shakespeare - Roméo et Juliette