Des coraux imprimés en 3D pour produire de l’énergie et préserver les récifs
Les technologies d’impression 3D peuvent être utilisées pour créer des structures complexes, offrant un nouveau niveau de liberté de conception. C’est l’un des principaux avantages de la fabrication additive, et l’un des aspects que de nombreux scientifiques du monde entier ont exploré au fil des ans. La création de designs plus complexes implique d’explorer de nouvelles applications. L’une de ces applications consiste à accroître la biodiversité. À l’université de Cambridge et à l’université de Californie à San Diego, les chercheurs disposent de structures imprimées en 3D inspirées des coraux, capables de faire croître des populations denses d’algues microscopiques. Leurs résultats, rapportés dans la revue Nature Communications, ouvrent la porte à de nouveaux matériaux bio-inspirés et à leurs applications pour la conservation des coraux.
Dans l’océan, les coraux et les algues ont une relation symbiotique complexe. Le corail fournit un hôte aux algues, tandis que les algues produisent des sucres pour le corail par photosynthèse. Cette relation est responsable de l’un des écosystèmes les plus divers et les plus productifs de la planète, le récif corallien. Le Dr Daniel Wangpraseurt du département de chimie de Cambridge, explique : « Dans notre laboratoire, nous cherchons des méthodes pour copier et imiter ces stratégies de la nature pour des applications commerciales. » En d’autres termes, en imprimant en 3D les structures du corail, les chercheurs ont pu favoriser la croissance des algues, qui à leur tour nourrissent le corail.
Gros plan d’un agrégat de microalgale (échelle = 10 µm) (crédits photo : Université de Cambridge)
Les coraux imprimés en 3D sont réalisés à l’aide de techniques de bio-impression
Pour créer le corail, l’équipe a utilisé des techniques de bio-impression capables de reproduire des structures détaillées qui imitent les formes et les fonctions complexes des tissus vivants. En plus de cela, les cellules devaient être maintenues en vie pendant la formation des coraux – une tâche loin d’être facile. Le coauteur principal, le professeur Shaochen Chen, de l’université de San Diego, va plus loin : « La plupart de ces cellules mourront si nous utilisons les procédés traditionnels basés sur l’extrusion ou le jet d’encre, car ces méthodes prennent des heures. Ce serait comme si l’on gardait un poisson hors de l’eau ; les cellules avec lesquelles nous travaillons ne survivront pas si elles restent trop longtemps hors de leur milieu de culture. Notre procédé est à haut débit et offre des vitesses d’impression vraiment rapides, il est donc compatible avec les cellules humaines, les cellules animales, et même les cellules d’algues dans ce cas. »
En ce qui concerne les matériaux, les scientifiques ont utilisé une combinaison de gels polymères et d’hydrogels dopés avec des nano-matériaux de cellulose pour imiter les propriétés optiques des coraux vivants. Lorsque l’équipe est venue tester l’efficacité de leurs coraux bioniques imprimés en 3D, ils ont constaté qu’ils parvenaient à redistribuer la lumière, tout comme les coraux naturels. Le Dr Daniel Wangpraseurt a ajouté : « Il existe de nombreuses applications différentes pour notre nouvelle technologie. Nous avons récemment créé une société, appelée Mantaz, qui utilise des méthodes de récolte de la lumière inspirées des coraux pour cultiver des algues destinées à la fabrication de bio-produits dans les pays en développement. Nous espérons que notre technique sera modulable afin qu’elle puisse avoir un réel impact sur le bio-secteur des algues et, à terme, réduire les émissions de gaz à effet de serre responsables de la mort des récifs coralliens. »
A dying coral reef
Ce n’est là qu’une des façons dont la fabrication additive peut imiter la nature pour apporter des solutions plus efficaces aux problèmes auxquels nous sommes confrontés. Il sera certainement intéressant de voir si ces projets de recherche réussiront à être étendus dans les années à venir. Vous pouvez trouver plus d’informations ICI.
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