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RTFLASH Recherche & Technologie
NUMERO 429
Lettre gratuite hebdomadaire d’informations scientifiques et technologiques
Créée par René Trégouët rapporteur de la Recherche et Président/fondateur du Groupe de Prospective du Sénat
Edition du 03 Mai 2007
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Egalement dans ce numéro
TIC
Des objets qui s'allument pour communiquer
Première micropuce européenne pour ordinateur quantique
Avenir
Programmer un robot en quelques clics : le pari d'une start-up française
Matière
Recharger son portable grâce à l'énergie solaire
Une centrale allemande pour stocker l'énergie éolienne en sous sol
Les cristaux les plus légers du monde : une clé pour l'énergie propre
Terre
Biocarburants : un bilan énergétique et environnemental en demi-teinte
L'Allemagne veut réduire de 40 % ses émissions de gaz carbonique d'ici 2020
Réchauffement climatique : le dérèglement des cycles de végétation menace l'agriculture
Vivant
Un supercalculateur d'IBM simule le cerveau d'une souris
Edito
Médecine et santé : les robots arrivent en force !



Depuis quelques années, sans que nous en ayons toujours conscience, une véritable révolution médicale a commencé avec l'arrivée de deux catégories de robots. D'une part les mini et micro-robots chirurgicaux et, d'autre part, les robots d'aide et d'assistance aux personnes âgées, tant en institution qu'à domicile. En médecine, les puces électroniques et les microrobots commencent à être utilisés pour établir des diagnostics médicaux, comme la pillcam, une capsule endoscopique ingérable, qui contient une mini-webcam et permet la détection fine de tumeurs dans l'intestin.

Ces robots peuvent renvoyer aux chirurgiens des images captées par une caméra et sont équipés d'outils chirurgicaux que l'on peut contrôler à distance et qui sont capables de stopper une hémorragie. « Nous croyons que cette percée technologique pourra à terme remplacer la chirurgie traditionnelle », a affirmé le docteur Dmitry Oleynikov, lors d'une conférence de presse. Oleynikov est un spécialiste de chirurgie non invasive de l'Université du Nebraska. Celui-ci souligne que ces robots-chirurgiens permettent des interventions plus précises, plus rapides et moins traumatisantes pour les patients que les actuelles techniques chirurgicales. Dmitry Oleynikov a mis au point un mini robot chirurgical de seulement 15 mm de diamètre, capable d'évoluer dans l'estomac ou l'intestin, de filmer l'intérieur de ces organes et de pratiquer une biopsie in situ.

Au Canada, des chercheurs du Laboratoire de NanoRobotique du Département de génie informatique et de l'Institut de génie biomédical de l'École Polytechnique de Montréal viennent, en avril 2007, de réaliser une première mondiale dans le domaine de la robotique médicale en parvenant, pour la première fois, à guider « in-vivo », par ordinateur, un micro-dispositif se déplaçant à une vitesse de 10 cm/s au sein d'une artère. Les chercheurs sont parvenus à remplacer le cathéter par une sphère de 1,5 mm de diamètre composée de matériaux ferromagnétiques qui pourraient grandement diminuer ces inconvénients.

L'équipe de Sylvain Martel est parvenue à injecter, déplacer et diriger ce dispositif sans fil grâce à un programme informatique innovant. Il a permis de convertir un système clinique d'imagerie par résonance magnétique (IRM) conventionnel en un véritable outil de propulsion doublé d'une tour de contrôle. Le champ magnétique créé par les trois aimants de l'IRM a propulsé l'appareil expérimental à plus de 11 cm par seconde dans l'artère carotide d'un cochon. Dans le même temps, sa trajectoire était contrôlée toutes les 20 millisecondes. Mesurant à la fois l'épaisseur des tissus environnants et la position du dispositif, la précision du guidage atteignait 0,5 mm.

La prochaine étape pour les roboticiens sera de réduire la taille des dispositifs afin de pouvoir les faire circuler dans les plus petits vaisseaux sanguins jusqu'à maintenant inaccessibles aux instruments médicaux tels que le cathéter. Dans le futur, les canadiens souhaitent fabriquer des micro-appareils indiqués dans la chirurgie cardiaque et cérébrale mais également des nano-appareils, plus petits, adaptés au transport ciblé de médicaments et au diagnostic grâce à des biocapteurs.

Dans cette compétition technologique, la France n'est pas en reste et une équipe française a réalisé avec succès le 2 avril 2007 une première mondiale en effectuant la première intervention chirurgicale sans cicatrice au monde qui a consisté à ôter la vésicule biliaire d'une patiente âgée de 30 ans sans faire d'incision de la peau et en passant par un orifice naturel. Les chirurgiens ont opéré en contrôlant leurs gestes à l'aide d'images transmises sur ordinateur. (Voir l'article complet plus bas dans notre rubrique "Sciences du vivant").

Ces recherches qui visent à généraliser l'utilisation des robots en médecine et en chirurgie ont notamment conduit à la naissance d'une nouvelle et prometteuse discipline : La biorobotique, qui a fait l'objet d'une conférence internationale en 2006. A l'occasion de ce congrès, le Professeur Paolo DARIO, qui dirige à Pise les laboratoires ARTS (Advanced Robotics Technology and Systems) et MiTech (Microfabrication Technologies), et coordonne le Centre de Recherche en Microingénierie, a fait une intervention remarquée en affirmant que, d'ici quelques années, les microrobots autonomes, disposant d'une intelligence embarquée et capables de se déplacer seuls dans le corps humain et pratiquer des actes chirurgicaux après avoir évalué la nature des lésions, seront devenus une réalité.

L'équipe du Professeur Dario travaille actuellement sur un petit robot cylindrique qui peut évoluer dans l'oesophage en utilisant ses pattes rétractables et adapte de manière autonome son comportement en fonction de la situation dans laquelle il se trouve. "Nous sommes en train de franchir une étape décisive dans la fabrication de robots complexes, autonomes et de très petites dimensions." a-t-il souligné. Selon lui, la chirurgie robotique bénéficiera des avancées en biorobotique car la biorobotique permet la réalisation de nouvelles procédures qu'il serait impossible d'exécuter manuellement.

Cinq ans après la première opération de téléchirurgie intercontinentale, réalisée par le Professeur Marescaux en septembre 2001 entre la France et les Etats-Unis, l'avènement des micro-robots chirurgicaux constitue une nouvelle étape décisive vers la généralisation d'une téléchirurgie robotisée, s'appuyant sur la simulation en 3D et la réalité virtuelle.

Dans le domaine des technologies médicales intelligentes, il faut enfin évoquer le projet européen de dent intelligente qui délivre des médicaments. Ce projet, baptisé Intellidrug ressemble à un roman de science-fiction: il s'agit de mettre au point une dent qui délivre, à l'heure indiquée et à la fréquence prescrite, les médicaments que doit prendre le patient. Le but est de faciliter les traitements de maladies chroniques, nécessitant des prises régulières de produits, parfois de plusieurs sortes, mais que les patients auraient de la difficultés à assumer pour des raisons de handicaps moteur ou mentaux. Comme chez des malades d'Alzheimer par exemple, ou des patients atteints de troubles de la mémoire. Le système éviterait aussi, de manière plus générale, que ces mêmes patients soient obligés de se faire assister par un infirmier à domicile.

L'idée est de placer dans la cavité buccale du patient un micro-réservoir, qui s'ouvrirait à des moments programmés par le corps médical. Il serait placé dans une fausse dent se trouvant dans une couronne, ou attaché à une vraie dent. A des moments bien déterminés, le système déverserait au fond de la bouche les médicaments qui étaient habituellement pris oralement ou en injection. Les produits se mélangeraient alors directement à la salive et entreraient dans le sang. Les premiers tests ont été réalisés sur des cochons, il y a quelques mois, et se seraient avérés concluants. Des expérimentations en clinique sont maintenant prévues mais le système ne fera pas son apparition sur le marché avant trois ans.

Mais demain les robots ne se contenteront pas d'intervenir directement dans le corps humain pour soigner et guérir. Ils deviendront aussi d'indispensables et précieux auxiliaires de vie et de santé qui veilleront avec efficacité sur les personnes âgées. En Grande-Bretagne, Le projet IWARD consiste en la création d'une chaîne de robots-infirmiers équipés de caméras, de capteurs performants et d'une certaine intelligence artificielle capable de guider patients comme visiteurs dans un hôpital, que ce soit pour trouver une chambre ou obtenir un renseignement important. Mis en chantier par les universités européennes de Dublin, Newcastle, Cardiff et Warwick, le projet a pour but d'alléger la charge de travail des humains travaillant dans le milieu hospitalier afin que le personnel médical passe plus de temps avec les patients, mais aussi dans le but de diminuer les infections qui se propagent dans ces lieux.

Chaque robot-infirmier pourrait également distribuer des comprimés et évaluer la température du corps d'un patient avec un thermomètre laser intégré. Encore plus impressionnant, les machines autonomes pourront communiquer entre elles afin de mieux planifier leurs tâches ; elles utiliseront la reconnaissance faciale et vocale. Les premiers robots-infirmiers devraient entrer en service en 2010. Thomas Schlegel, qui est à la tête de l'équipe de recherche, souligne que « le principe n'est pas que d'avoir des robots mobiles, mais bien de développer un système de bornes mouvantes offrant à la fois l'information et l'assistance aux gens, de façon à ce que l'hôpital devienne un lieu interactif et intelligent. »

En 2015, le Japon prévoit pour sa part d'équiper un quart de ses foyers d'assistants domestiques du fait de la diminution du potentiel d'aides-soignants, d'où l'engouement naissant des grandes entreprises d'informatique et de télécommunications pour ces nouveaux objets communicants mobiles allant de l'accompagnement psychologique à la télésurveillance médicale. Il est vrai que le Japon compte déjà 19 % de personnes de plus de 65 ans.

L'équipe de recherche japonaise Riken a développé un robot humanoïde appelé le RI-MAN pour prendre soin des personnes âgées. D'une hauteur de 1,52 mètre, le RI-MAN peut voir, entendre, sentir et porter les êtres humains. « De plus en plus d'intelligence sera déportée sur le robot pour permettre la télésurveillance 24H/24, 7 Jours/7 et l'assistance médico-technique à domicile » précisent les concepteurs de ce projet. Toujours au Japon, un concours public, le Robot Award, vient de récompenser deux robots d'assistance aux personnes âgées.

D'autres chercheurs japonais du département robotique de l'Université de Kanagawa ont présenté la seconde version de leur combinaison robotisée destinée au milieu hospitalier. Cette combinaison amplifie la force humaine et doit permettre, à terme, de porter des patients à l'hôpital ou simplement de soulever de lourds objets. Elle est alimentée par des batteries portatives qui permettent à de petites pompes et des capteurs d'aider une personne à amplifier sa propre force. Hiroe Tsukui, qui a essayé cette combinaison, souligne qu'il ne sent pas du tout le poids de l'équipement grâce à l'assistance mécanique. Les capteurs sont capables de déterminer la force complémentaire à apporter afin de soulever un objet déterminé. Pour l'instant, la combinaison permet de soulever 30 Kg, en plus de son propre poids et ses batteries lui permettent de rester opérationnelle pendant 30 minutes. "Nous pensons qu'une demi-heure d'autonomie est une durée suffisante, dans la majorité des cas, pour transporter un malade d'un endroit à un autre, au sein de l'hôpital", précise le Professeur Hirokazu Noborisaka, qui dirige ces recherches. Celui-ci poursuit "La prochaine étape va consister à équiper des personnes paralysées ou ayant des difficultés de déplacement liées à l'âge, afin de les rendre plus autonomes."

Ce rapide panorama des récentes avancées en matière de robotique médicale nous montre à quel point la technologie évolue rapidement et nous confirme qu'avant 10 ans les robots seront partout présents dans la chaîne de soins et de santé. Ils seront dans les blocs chirurgicaux mais interviendront également directement dans le corps des patients pour les opérer avec précision et sans douleur. Ils seront également dans les hôpitaux et au domicile des malades pour les assister et les aider dans leurs soins et leur vie quotidienne. Dans ces technologies stratégiques de robotique médicale les Japonais ont pris une bonne longueur d'avance. Il est donc capital pour notre avenir que notre pays intensifie sensiblement son effort de recherche dans ce domaine transdisciplinaire de la robotique médicale qui sera demain un élément majeur d'efficacité et de qualité pour notre médecine et de notre système de santé.

René Trégouët

Sénateur honoraire

Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat


TIC
Information et Communication
Des objets qui s'allument pour communiquer
Vendredi, 04/05/2007 - 00:00

Un consortium international mené par l'université de Bath en Grande-Bretagne a lancé un projet pour réfléchir aux utilisations possibles des écrans organiques (Oled). A quoi pourraient être utilisés ces petits films de plastique qui conduisent l'électricité et qui fonctionneraient à l'énergie solaire ? Quelles transformations pourraient-ils apporter dans la façon dont nous éclairons nos maisons, dont nous concevons nos vêtements ou nos objets du quotidiens ?

L'idée du consortium est avant tout un projet de R&D purement technologique destiné à rendre les technologies Oled suffisamment fiables et robustes pour s'attaquer aux marchés de masse. Reste à définir lesquels et comment. Pour cela, les instigateurs du consortium imaginent des produits intégrant ces technologies afin de pouvoir les adapter aux usages qui pourraient être les leurs.

Le projet, baptisé Modecom, financé par l'Union européenne, se propose de réfléchir à quelques objectifs très ambitieux : par exemple permettre à vos vêtements de changer de couleur ou de diffuser un message quand vous appuyez sur un bouton ; réfléchir à une fenêtre qui deviendrait lampe à la tombée de la nuit ; des combinés qui pourraient servir de batterie quand le besoin s'en ferait sentir ; des objets ou des produits qui afficheraient des messages d'alertes ou publicitaires.

Modecom

Première micropuce européenne pour ordinateur quantique
Vendredi, 04/05/2007 - 00:00

L'institut de traitement de l'information quantique de l'Université d'Ulm en Allemagne a réalisé la première micropuce européenne utilisée dans des expériences qui permettront de développer l'ordinateur quantique du futur. Le physicien Stephan Schulz et le professeur Ferdinand Schmidt-Kaler ont développé le prototype d'une micropuce linéaire tridimensionnelle qui piège plusieurs atomes ionisés Ca+ de manière isolée. Chaque ion piégé représente alors un bit quantique, qui correspond à un bit d'un ordinateur actuel. Les bits quantiques permettront à l'ordinateur quantique du futur d'atteindre une vitesse de calcul incomparable aux performances actuelles et ainsi de résoudre des problèmes jusqu'ici non résolus.

Dans la nouvelle micropuce, l'intérêt d'utiliser des ions est de pouvoir les localiser dans des "pièges" au moyen de champs électriques. Pour les opérations de l'ordinateur quantique, il sera nécessaire d'utiliser des impulsions laser pour l'adressage des états quantiques des atomes ionisés ; les résultats du calcul pourront ensuite être lus de manière optique. L'objectif des chercheurs est à présent d'atteindre un stockage et un traitement d'environ 100 bits quantiques, c'est-à-dire une performance qui dépasse de loin celle des ordinateurs actuels.

Université d'Ulm

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Avenir
Nanotechnologies et Robotique
Programmer un robot en quelques clics : le pari d'une start-up française
Vendredi, 04/05/2007 - 00:00

Quelques jeunes informaticiens français ont développé un logiciel pour programmer les robots domestiques, si simple d'utilisation qu'ils le voient capable de s'imposer au niveau mondial sur un marché susceptible d'exploser dans les toutes prochaines années. "Ce que nous voulons faire, c'est ce qu'a réussi Microsoft avec son logiciel Windows dans l'informatique personnelle", souligne Jean-Christophe Baillie, le fondateur de la société Gostai.

La perspective de voir un jour un robot vous servir un verre d'eau ou surveiller votre maison peut paraître lointaine, mais elle est prise très au sérieux dans des pays comme le Japon, où le vieillissement de la population est déjà une réalité tangible. La Corée du Sud a annoncé des plus officiellement sa volonté de faire entrer des robots dans ses foyers dès 2010. Baptisé Urbi, le logiciel de Gostai fonctionne pour tous les robots, sous tous les systèmes d'exploitation, quel que soit le langage de programmation. Il est modulable, puissant et simple à utiliser. "Il permet de contrôler tout aussi bien un jouet à 200 euros qu'un robot humanoïde à 400.000 euros".

Gostai en fournit une version gratuite, téléchargeable, permettant de programmer les robots du fabricant danois de jouets Lego. "Cela nous permet de créer un +buzz+ (rumeur positive) et de structurer une communauté de fans". "Dans les salons spécialisés, vous avez des gamins de douze ans qui, au bout de 10 minutes, vous disent +pousse-toi de là+ et commencent à programmer", assure M. Baillie. Mais c'est le même logiciel qui a été vendu à 25 universités dans le monde pour mener leurs recherches avancées en robotique.

Sur ce marché, Gostai ne connaît qu'un concurrent, mais quel concurrent : Microsoft. "C'est un peu le combat du pot de terre contre le pot de fer, mais dans cette lutte nous ne sommes pas sans arguments", affirme M. Baillie, en référence aux réticences de nombre d'informaticiens face au géant américain. Car sur ce marché, comme sur d'autres, Microsoft veut imposer son logiciel Windows, alors que les programmeurs de systèmes embarqués travaillent le plus souvent sur Linux. Et son logiciel est jugé souvent lourd et compliqué.

"Cet Aibo, lui, a été programmé en un week-end", affirme en démonstration M. Baillie, en montrant de la main un des chiens-robots de Sony s'agiter au rythme d'une musique de Daft Punk. Le code pour que l'automate suive de la tête une balle que l'on agite devant lui tient en trois lignes, fait-il aussi valoir. Le logiciel Microsoft, "c'est puissant, c'est vrai, mais il faut être ingénieur pour le faire fonctionner", critique le jeune enseignant-chercheur.

Créée il y a douze mois par M. Baillie, un ancien de Polytechnique tout juste âgé de 32 ans, Gostai est encore une toute petite société, employant 8 personnes (pas toutes à temps complet) et hébergée par le site parisien de l'Ecole nationale supérieure de Techniques avancées (Ensta).

Le défi est maintenant de lever les fonds nécessaires à sa croissance. "On a besoin de grossir très vite, car nous avons des ambitions importantes : qu'il y ait Urbi dans tous les robots. Quand une plate-forme aura émergé, les gens vont commencer à développer des applications et le phénomène va s'auto-entretenir".

Gostai

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Matière
Matière et Energie
Recharger son portable grâce à l'énergie solaire
Vendredi, 04/05/2007 - 00:00

Les batteries des téléphones et ordinateurs portables, radios et autres appareils électriques pourront bientôt être rechargées à l'énergie solaire. Inaugurée le 19 Avril dans le Brandebourg, l'usine photovoltaïque allemande Odersun AG vient de démarrer la fabrication de modules photovoltaïques assez fins et assez souples (couches de cuivre) pour en revêtir des sacs à bandoulière. Ces derniers sont équipés à l'intérieur d'une petite batterie, qui se charge dès que le sac est exposé à la lumière du jour. "Vous obtenez ainsi une prise de courant portable", explique le directeur Ramin Lavae Mokhtarie, à laquelle il est possible de brancher des appareils électriques portatifs. Actuellement en phase de test, les nouveaux produits devraient être commercialisés d'ici la fin de l'année.

L'application industrielle de cette technologie, développée il y a déjà 13 ans dans un institut de Francfort-sur-l'Oder, devient aujourd'hui rentable grâce au soutien du gouvernement fédéral et de l'Union européenne aux énergies renouvelables. "Nous voulons produire pour la Chine et en Chine", a déclaré M. Mokhtarie, dont le projet a été cofinancé par l'entreprise technologique chinoise Advanced Materials R&D Strategy ainsi que la firme britannique Doughty Hanson Technology Ventures. Pour le Ministre fédéral allemand des Transports, Wolfgang Tiefensee (SPD), l'ouverture de cette usine est "l'histoire d'une réussite fabuleuse". Elle montre combien les Länder allemands de l'Est doivent se concentrer sur les nouvelles technologies.

BE

Une centrale allemande pour stocker l'énergie éolienne en sous sol
Vendredi, 04/05/2007 - 00:00

Dans notre Lettre 425, nous évoquions, dans l'article "Energie éolienne : de l'électricité même sans vent !" une technologie américaine intéressante qui repose sur l'utilisation d'un compresseur d'air sur la partie supérieure de chaque éolienne. Actionné par les pâles de l'éolienne, ce compresseur envoie de l'air comprimé vers une zone de stockage souterraine. L'air ainsi stocké n'est libéré qu'en cas de besoin vers un générateur, sans que les éoliennes soient forcément en action.

En Allemagne, le groupe énergétique EnBW (numéro 3 allemand) a développé une solution assez proche pour résoudre le principal problème posé par l'exploitation de l'énergie éolienne : son stockage. Des améliorations techniques récentes devraient permettre la mise en service d'une centrale de stockage par air comprimé, unique en son genre, d'ici 2011/2012 dans le nord de l'Allemagne. Un rendement de 70 % est attendu pour cette installation d'une nouvelle génération, soit une nette progression par rapport à la génération actuelle (rendement de 40 %). L'entreprise est aujourd'hui à la recherche d'un site approprié et bénéficie dans son action du soutien du Land de Basse-Saxe.

La grande majorité des projets éoliens allemands qui verront le jour dans les années à venir sont des projets "offshore" : les machines exploiteront le gisement éolien de la mer Baltique et de la mer du Nord, à une grande distance des centres industriels allemands fortement consommateurs d'électricité. Cette situation rend nécessaire le développement important du réseau électrique : une étude de l'agence allemande de l'énergie (dena) évalue à 800 km le besoin en nouvelles lignes électriques d'ici 2015. Selon les experts, il est peu probable que cet objectif soit réalisé dans les temps. D'où l'intérêt de projets tels que celui mené par EnBW.

Le principe des centrales de stockage de l'énergie par air comprimé n'est pas nouveau. Il s'agit d'une centrale à gaz modifiée, capable d'emmagasiner temporairement l'énergie sous forme d'air comprimé par injection, dans des réservoirs souterrains de formations géologiques diverses (sel, roche, aquifère).

L'énergie est restituée lors des périodes de forte ou moyenne demande. L'innovation technique du projet de EnBW consiste à récupérer la chaleur résultant de la compression de l'air en vue d'améliorer le rendement de l'installation : "le compresseur n'est pas refroidi et la chaleur de l'air comprimé est stockée dans un accumulateur de chaleur", explique le directeur de projet Joachim Manns. Plus précisément, l'air comprimé, chaud, est conduit vers le récupérateur, où il cède sa chaleur avant d'être temporairement stocké à faible température dans une caverne souterraine. Plus tard, l'air froid stocké est réacheminé vers le récupérateur de chaleur où sa température est ramenée à celle de la turbine. Cette technique efficace de réchauffement permet d'éviter le recours à une source extérieure d'énergie comme c'est le cas aujourd'hui (chauffage au gaz naturel). Selon Stephan Kohler, expert à la dena à Berlin, "la nouvelle centrale de stockage par air comprimé est la plus intéressante des techniques de stockage aujourd'hui envisageables".

BE Allemgne

EnBW

Les cristaux les plus légers du monde : une clé pour l'énergie propre
Vendredi, 04/05/2007 - 00:00

L'utilisation de l'hydrogène comme source d'énergie pour différents systèmes, de la voiture à la fusée spatiale en passant par l'ordinateur portable, semble une solution d'avenir, surtout dans le cadre du développement des énergies propres. Une telle technologie nécessite de stocker de façon efficace et sans danger de grandes quantités d'hydrogène. Une équipe du Center for Reticular Chemistry de l'UCLA's California NanoSystems Institute dirigée par Omar Yaghi s'est sans doute rapprochée plus que toutes les autres de ce rêve en mettant au point un nouveau type de matériau ultraléger, possédant une structure cristalline, et suffisamment poreux pour stocker des gaz.

L'idée qu'a particulièrement développée Omar Yaghi, est d'utiliser des blocs moléculaires composés d'éléments légers, comme le carbone, l'oxygène et le bore, pour former à volonté des réseaux cristallins reposant sur des blocs de molécules organiques. On obtient ainsi des réseaux moléculaires constituant des solides poreux, analogues à la zéolithe par exemple.

Plus précisément, les derniers réseaux synthétisés sont des COF, pour Covalent Organic Framework, ce qui pourrait se traduire par "charpente moléculaire covalente". Leur stabilité thermique est importante, la surface associée l'est aussi et la densité obtenue est particulièrement basse. Le solide poreux nommé COF 108 a la plus faible densité connue pour un matériau cristallin. Un seul gramme, du fait de sa porosité, possède une surface de 4 500 m2, soit l'équivalent de 30 terrains de tennis !

En fait, c'est toute une nouvelle chimie, dite chimie réticulaire, que l'on voit en train de se développer. Une grande variété de matériaux, construits avec différents blocs moléculaires, est ainsi possible. On peut varier les propriétés physiques, comme la porosité, presque à volonté. En prélude aux COFs, Yaghi avait déjà introduit des MOFs, pour Metal-Organic Framework. La taille des pores étant nanométrique, les capacités de stockage de gaz, comme le méthane ou l'hydrogène, pouvaient être suffisamment importantes pour servir à faire des réservoirs de carburant pour des voitures, des batteries pour des téléphones portables et même des ordinateurs ou des caméras numériques.

De fait, BASF, un groupe international dont la maison mère est allemande, a obtenu un brevet sur la technologie basée sur les MOFs, et il compte bien en commercialiser des applications très bientôt. Yaghi et ses collègues pensent que les COFs sont encore plus prometteurs en raison de leur faible densité. Ils peuvent, de plus, être utilisés pour stocker des gaz néfastes pour l'effet de serre comme le CO2.

Casafree

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Terre
Sciences de la Terre, Environnement et Climat
Biocarburants : un bilan énergétique et environnemental en demi-teinte
Vendredi, 04/05/2007 - 00:00

Les débats qui se sont tenus récemment à Madrid dans le cadre des Rencontres européennes sur les biocarburants ont eu le mérite de mettre fin à un mythe : les biocarburants ne sont pas la panacée pour résoudre conjointement nos deux problèmes d'indépendance énergétique et de protection de l'environnement.

Ce sommet s'est tenu deux mois après l'engagement pris, au niveau européen, de porter à 10 % la part des biocarburants dans la consommation globale de carburants d'ici à 2020. Ces carburants « verts », utilisés en mélange avec l'essence et le gazole, représentent aujourd'hui 5,75 % de cette quantité. La France veut pour sa part aller encore plus vite, le premier ministre ayant affiché à l'automne 2005 l'ambitieux objectif de 7 % de taux d'incorporation en 2010 et 10 % dès 2015.

Mais le moins qu'on puisse dire, c'est que le bilan environnemental des biocarburants est contrasté. Produits à partir de céréales ou de betteraves, ils représentent une source d'énergie renouvelable, qui émet 40 à 60 % de moins de gaz à effet de serre que l'essence et le gazole. Le transport étant la première source d'émissions du pays, les biocarburants pourraient ainsi contribuer à hauteur de 10 % à l'objectif de réduction prévu par le plan climat.

Mais pour atteindre l'objectif français, les cultures destinées aux biocarburants pourraient atteindre 1,5 à 2 millions d'hectares en 2010, soit cinq fois celles de 2004. Elles s'étendraient alors durablement en dehors de jachères. « Leur culture, si elle devient plus intensive, pourrait paradoxalement induire un impact négatif sur l'environnement », met en garde l'Institut français de l'environnement. Une utilisation massive d'engrais et de pesticides et un renforcement de l'irrigation nuiraient alors à « la biodiversité, la qualité des sols et la ressource en eau ».

Autre débat : les surfaces agricoles sont-elles suffisantes en Europe pour absorber une telle production ? « Oui, largement, répond sans hésiter Étienne Poitrat, responsable des biocarburants à l'Agence de l'environnement et la maîtrise de l'énergie (Ademe). Car la deuxième génération de biocarburants, à base de ligno-cellulose, va arriver sur le marché entre 2012 et 2020. » Or « la ligno-cellulose est la ressource la plus ubiquiste », confirme Ghislain Gosse, chercheur à l'Institut national de la recherche agronomique (Inra). Surtout, explique ce dernier, « les recherches portent sur le concept de plante entière qu'on essaie de valoriser, en conservant les résidus pour l'alimentation animale ».

Alors que se tenait ce sommet de Madrid sur les biocarburants, une étude publiée le 18 avril 2007 par la revue Environmental Science & Technologyr révélait, pour sa part, que l'éthanol pourrait finalement s'avérer plus polluant que l'essence. C'est en observant la dégradation de la qualité de l'air au Brésil dans les années 70 avec la large diffusion de l'éthanol, que Mark Jacobson, spécialiste en chimie atmosphérique à l'université de Stanford en Californie s'est penché sur les conséquences de ce carburant, un mélange composé à 85 % d'éthanol et 15 % d'essence sans plomb.

Le résultat est inquiétant puisque l'E85 présenterait "un risque égal voire plus grand pour la santé publique que l'essence seule" selon le scientifique. Pour arriver à cette conclusion, l'équipe de Jacobson a exploité un modèle sophistiqué de mesure de la composition atmosphérique avec deux scénarios hypothétiques pour 2020 aux Etats-Unis. Dans le premier, l'ensemble du pays roulerait à l'E85 tandis que dans le second le parc serait entièrement composé de motorisations à essence.

Selon cette projection, l'E85 provoquerait une hausse de la mortalité de 4 % sur l'ensemble des Etats-Unis et de 9 % à Los Angeles (où la géographie n'est pas favorable à la dispersion des polluants), accompagnée d'une augmentation du nombre d'hospitalisations dues à l'affaiblissement du système immunitaire et aux cas d'asthme. Le taux de cancer resterait quant à lui similaire à celui attribué à l'essence.

L'E85 "fait baisser le taux de présence de certains polluants, mais il en augmente d'autres" explique Mark Jacobson. Ainsi, il génère moins de benzène et de butadiène, qui accroissent l'effet de serre, mais augmente les concentrations d'acétaldéhyde (éthanal) et formaldéhyde (méthanal), deux composés organiques volatils (COV) précurseurs de l'ozone troposphérique.

A la lumière de cette évolution et de ces études sur l'impact réel des biocarburants en matière d'environnement, il apparaît donc de plus en plus urgent d'accélérer la mutation vers la production de biocarburants de deuxième génération (issus du bois notamment), afin de pouvoir réduire les conséquences néfastes des biocarburants pour l'environnement.

ES&T

L'Allemagne veut réduire de 40 % ses émissions de gaz carbonique d'ici 2020
Vendredi, 04/05/2007 - 00:00

L'Allemagne veut réduire ses émissions de gaz carbonique (CO2) de 40 % d'ici 2020 a déclaré le ministre de l'environnement, dépassant donc de très loin les objectifs fixés de la communauté européenne fixant une réduction des rejets de gaz carbonique (CO2) de 20 % d'ici 2020 par rapport au niveau de 1990.

Sigmar Gabriel, le ministre allemand de l'environnement, a présenté la semaine passée au Bundestag le nouveau programme de l'Allemagne en matière de lutte contre le réchauffement climatique. Il a déclaré que « nous devrions nous fixer l'objectif de faire de notre pays la nation la plus efficace au monde en matière énergétique. » Le ministre allemand de l'environnement a ajouté que « ce programme implique à l'évidence une transformation profonde de notre société industrielle. »

Alors que les 27 membres de l'Union Européenne (UE) se sont engagés à réduire leurs rejets de gaz carbonique (CO2) de 20 % d'ici 2020, l'Allemagne veut donc aller beaucoup plus loin que cela. Pour arriver à atteindre cet objectif ambitieux de réduction des rejets de gaz carbonique (CO2) de 40 % d'ici 2020, le gouvernement d'Angela Merkel compte sur un programme qui prévoit la baisse de 11 % de la consommation globale électrique du pays dans les treize prochaines années, avec le développement des énergies renouvelables (au moins 27 %) et une modernisation du parc actuel de centrales électriques allemand.

Le ministre allemand de l'environnement a également fait part d'avantages fiscaux destinés à inciter la population à procéder à des travaux d'isolation de leurs habitations privées, que l'Etat allait procéder à des travaux d'isolation des bâtiments publiques, et qu'enfin il allait également développer le réseau de transport en commun. Le ministre allemand de l'environnement a précisé que si rien n'était fait, le réchauffement climatique coûterait la bagatelle de 137 milliards d'euros à l'économie allemande d'ici 2050.

ANE

Réchauffement climatique : le dérèglement des cycles de végétation menace l'agriculture
Vendredi, 04/05/2007 - 00:00

Les fortes chaleurs qui sévissent en France depuis ces dernières semaines ont bouleversé les cycles de végétation dans l'agriculture, entraînant une croissance et une arrivée à maturation précoce des cultures, alimentant les craintes des agriculteurs. "Toutes les floraisons sont avancées de 15 jours à trois semaines", explique Sophie Le Mouël, porte-parole de l'interprofession des fruits et légumes (Interfel).

"Actuellement, on se retrouve avec des productions qui arrivent à maturation plus tôt que prévu, par exemple les fraises et les asperges, et sur lesquelles on constate actuellement un afflux rapide au niveau des volumes" sur le marché, ajoute-t-elle. Selon les producteurs du secteur, le risque est alors grand de se trouver avec une offre disproportionnée de certains produits par rapport à la demande, faisant craindre des difficultés quant à l'écoulement de la production et la perte d'une partie d'entre elle.

A l'inverse, certains arbres fruitiers comme les abricotiers, souffrent du manque de froid, et pourraient se voir confrontés à des baisses de rendement liées à des conditions moins favorables pour la fécondation ou la mise à fruit, indique Interfel. Chez les céréaliers, les cultures sont également très précoces, la chaleur du mois d'avril ayant renforcé un phénomène de dérèglement des cultures observé depuis septembre et alimenté par un hiver clément.

"On est en avance d'une vingtaine de jours en moyenne. C'est du jamais vu", déclare un des spécialistes du blé d'Arvalis, organisme de recherche appliquée agricole financée par les producteurs. "Les moissons devraient en conséquence être avancées d'une bonne quinzaine de jours" ajoute-t-il. Même constat chez les producteurs viticoles, qui voient la feuillaison des plants de vignes avancée de plusieurs semaines, mais craignent cependant qu'un éventuel retour brutal de la fraîcheur ne vienne provoquer d'importants dégâts, compromettant définitivement les récoltes.

En Champagne, grâce aux températures "estivales" du début avril, "la végétation a donné naissance aux brins porteurs de la future récolte avec une avance de deux à trois semaines par rapport à l'habitude", note Jean-Michel Pottiez, directeur général de la marque de champagne Jacquart.

Par conséquent, "une gelée printanière serait d'autant plus fatale que l'apparition des feuilles est déjà complète", s'alarme-t-il.

Outre un bouleversement des cycles végétatifs, les températures élevées d'avril font resurgir chez les agriculteurs le spectre d'une nouvelle sécheresse, qui ne manquerait pas d'entraîner des problèmes d'approvisionnement en fourrage, de mauvais rendements de certaines cultures ou de pénurie d'eau pour l'irrigation des cultures, expliquent les professionnels.

Plusieurs départements français ont d'ailleurs déjà pris des mesures de restriction sur l'utilisation de l'eau, craignant que l'irrigation, qui représente jusqu'à 90 % de la consommation d'eau en France l'été, ne démarre plus tôt que d'habitude.

AFP

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Vivant
Santé, Médecine et Sciences du Vivant
Un supercalculateur d'IBM simule le cerveau d'une souris
Vendredi, 04/05/2007 - 00:00

Des chercheurs viennent de simuler le fonctionnement des neurones d'un cerveau de souris à l'aide du supercalculateur BlueGene L, fabriqué par IBM. L'architecture neuronale d'un cerveau s'avère extrêmement fastidieuse à simuler car un très grand nombre d'interconnexions sont possibles entre chaque neurone. Les chercheurs tentent donc maintenant d'optimiser leur programme de simulation pour le faire tourner plus rapidement encore, tout en le rapprochant au maximum d'un vrai cerveau de souris.

Les chercheurs ont publié un article sur l'expérience, baptisé « Vers une simulation corticale en temps réelle à l'échelle d'une souris ». L'expérience commence avec la moitié d'un cerveau d'une souris, soit environ 8 millions de neurones, chacun disposant de quelque 8000 synapses (les interconnexions) reliées par des fibres nerveuses. La simulation d'un tel système impose de très fortes contraintes de calcul, de communication et de mémoire, selon les chercheurs.

Le supercalculateur BlueGene L utilisé pour l'occasion, situé au sein du laboratoire IBM Almaden Research Lab, regroupe 4096 processeurs disposant chacun de 256 Mo de mémoire vive. Il n'a pu pour l'instant simuler que 8000 neurones, chacun doté de 6300 synapses, pendant dix secondes et à une vitesse 10 fois inférieure au temps réel. Les chercheurs ont pu constater une tendance au regroupement chez les neurones, mais sont limités par l'absence d'une structure physique similaire à celle du tissu neuronal du cerveau d'une souris.

IBM

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