Centre de Recherche sur les Nanomateriaux et l'Énergie
 
Nathalie Chamberland : Sa passion, l’électrochimie
Mardi 23 Février 2010
Catégories : Multimédias

Qu’ont en commun l'électricité et les molécules qui composent aussi bien les êtres vivants que les matières inanimées? Elles sont constituées de petites particules appelées électrons. L'électricité est un flot d'électrons qui se déplacent ensemble dans un circuit. Et les molécules sont des assemblages de plusieurs atomes qui contiennent ces petites particules appelées électrons. Avec un tel lien de parenté, rien d'étonnant à ce qu'il se produise des phénomènes chimiques fascinants entre l'électricité et les molécules. Ce sont ces phénomènes et leurs applications qui intéressent les électrochimistes.

Puisque tout est fait de molécules, les électrochimistes peuvent intervenir dans tous les domaines, de l'environnement à la production d'énergie en passant par les nouvelles technologies et la santé. Et ils peuvent travailler avec des spécialistes de tous ces domaines.

En santé, l'électrochimie peut servir à poser des diagnostics ou à évaluer des situations médicales en effectuant des mesures biochimiques. Par exemple, l'analyse de la quantité de sucre dans le sang. Les diabétiques ont un taux de sucre sanguin souvent trop élevé et ils doivent le surveiller. Pour cela, ils utilisent un glucomètre, un petit appareil qui tient dans le creux dans la main et qui mesure la quantité de sucre dans une goutte de sang. À l'intérieur de cet appareil, l'enzyme arrache des électrons au glucose et ces électrons sont transférés au circuit électrique du glucomètre. Plus il y a de sucre, plus il y a d'électrons arrachés, plus le courant électrique produit est fort. Et l'ordinateur du glucomètre peut calculer la quantité de sucre dans le sang en fonction de l'intensité du courant.

Les applications de l'électrochimie servent aussi l'environnement. Un exemple? L'énergie solaire! Le matériau qui constitue les panneaux solaires contient des molécules capables d'absorber l'énergie solaire. L’énergie captée permet ensuite aux électrons de s’échapper dans un circuit. Et lorsque des électrons s'échappent tous ensemble, cela produit de l'électricité! Le plus beau, c’est que cette électricité, produite grâce à l'électrochimie, est propre. Le défi actuel consiste à créer des panneaux solaires qui transforment plus efficacement l'énergie solaire en électricité.

Sans attendre la solution au problème du coût, des électrochimistes travaillent déjà à mettre au point des panneaux solaires minces et souples. On pourrait les poser partout, pas seulement sur des endroits plats comme des toits. Pensons seulement à des vêtements équipés de panneaux solaires souples pour réchauffeur le porteur, tout en rechargeant des lecteurs MP3, des téléphones cellulaires ou des piles.

Utiliser de l'hydrogène ou du gaz naturel, plutôt que de l'essence, est également plus propre pour l'environnement. Mais ce gaz naturel, on le pompe en même temps que le pétrole dans les champs de forage. Les électrochimistes proposent une autre solution : l'eau. L'eau est composée d'oxygène et d'hydrogène. En utilisant de l'électricité, on peut séparer les deux et ainsi produire l'hydrogène qui pourrait faire rouler des voitures. Les électrochimistes en sont déjà capables. Le défi, c'est de le faire à grande échelle.

Cet hydrogène pourrait aussi servir à produire de l'électricité grâce à des piles à combustible. Dans ce genre de pile, on provoque une réaction électrochimique entre de l'hydrogène et l'oxygène de l'air. Cela produit de l'eau et de l'électricité. C'est de cette façon que les astronautes produisaient leur électricité en allant vers la Lune à bord d'Apollo XI et de toutes les fusées Apollo.

D'autres applications environnementales de l'électrochimie ont un avenir prometteur : l'extraction des substances dangereuses de rejets industriels, et de métaux lourds ou précieux, comme le cuivre et l'argent; la décomposition des produits toxiques en produits inoffensifs, comme le cyanure en azote et en gaz carbonique, deux gaz déjà présents dans l'atmosphère.

En somme, les électrons font des électrochimistes de véritables touche-à-tout ou presque.

Source : Bruno Lamolet, rédacteur scientifique, La Science prends le métro.


SON CHOIX
J’ai grandi à Donnacona, une petite ville à 30 minutes de Québec. Mes parents ne sont pas dans le domaine scientifique, mais cela ne m'a pas empêchée de m'y intéresser dès mon jeune âge. J'ai amorcé ma «carrière» en inventant de nouvelles boissons dans la cuisine familiale. Puis, quand j'ai eu 10 ans, une de mes amies a reçu en cadeau un kit de chimie. Le bonheur ! On reproduisait les expériences du manuel. J’adorais ça, je voulais toutes les faire ! Je me souviens encore d'une expérience de purification de l'eau.

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Ma curiosité scientifique a grandi avec moi. Au fil des ans, je me suis sentie de plus en plus fascinée par la matière qui nous entoure. Je n'en savais jamais suffisamment sur les éléments dont elle est faite. Dès le secondaire 5, j'étais décidé à étudier en science, et en particulier en chimie.

J’ai choisi les sciences pures au cégep, puis la chimie, à l’Université Laval. Mais au milieu de mon bac, j’ai réalisé que j’aimais beaucoup plus le travail en laboratoire que la théorie. J’ai abandonné le programme, pour faire un DEC en techniques de chimie analytique au cégep de Lévis-Lauzon. Après, j’ai accepté un emploi au Laboratoire d’endocrinologie moléculaire du CHUL, à Québec. Ce labo est affilié à un hôpital et on y fait de la recherche sur le cancer du sein. C'est là que j’ai craqué pour la recherche.

Déménagée à Montréal j'ai obtenu une bourse de recherche de premier cycle du CRSNG. J'ai complété mon baccalauréat en chimie à l'UQÀM. Les cours qui m’ont le plus intéressée ? La thermodynamique et la chimie organique. Très préoccupée par l’environnement et les énergies vertes, j’ai ensuite choisi de faire un stage dans un laboratoire d’électrochimie et de conversion de l’énergie. Les piles solaires m'étaient alors un domaine très peu familier.

Ce mélange de chimie organique et d’électrochimie m’a tellement passionnée, que j’ai voulu approfondir le sujet à la maîtrise. J'y ai notamment suivi les cours de pile à combustible et d’énergie électrochimique. Je pense maintenant à m'inscrire à des cours spécialisés sur la fabrication et l’installation des piles solaires. Je n'aurai jamais fini d'apprendre.


SON BUT
Mon but est de devenir une scientifique rigoureuse, méthodique et persévérante. En recherche, il peut y avoir de nombreux échecs avant d’obtenir une petite avancée. Ça peut être stressant. Heureusement, le travail se fait le plus souvent en équipe. On s’encourage.

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Mon conjoint aussi m’encourage – c’est un scientifique, comme moi – il m’aide à demeurer confiante. Il me faut aussi remercier certains professeurs qui ont su maintenir mon intérêt pour la science, et aussi Radio-Canada qui diffuse Découverte, une émission animée par Charles Tisseyre, que j'aime beaucoup.

L’électrochimie est un domaine en plein essor. Et aujourd'hui, les femmes peuvent investir ce domaine scientifique au même titre que les hommes – et pas seulement celui-ci, il va sans dire. Cela n'a pas toujours été le cas. Ma première héroïne, Marie Curie, a grandement marquée le monde des sciences en décrochant deux prix Nobel alors qu’une femme dans les années 1800 ne pouvait même pas faire de recherche à l’université ni y enseigner. C’est tout un exploit ! Mon héros, c'est Einstein. Son esprit créatif et visionnaire ne s'est pas laissé contraindre ni limiter par les théories de son époque.

J’aimerais faire carrière dans le domaine de l’énergie, particulièrement dans celui des énergies renouvelables. Cela m’apporterait une grande satisfaction si je découvrais de nouvelles molécules ou un matériau pouvant contribuer à la production d’énergie électrique propre.

Je souhaite vraiment voir une pile solaire plus abordable et plus performante percer le marché… et aussi des voitures électriques rechargées à l’énergie solaire. Ça va devenir efficace et rentable, j’en suis certaine… un jour, l’énergie solaire sera intégré à notre réseau électrique provincial. Vous verrez que mon rêve n'est pas une utopie.


SA CONTRIBUTION
L’ère des énergies fossiles tire à sa fin. Il faut revoir de toute urgence notre façon de les consommer et, dès à présent, renoncer à inonder de grands territoires pour construire des barrages hydrauliques. S’intéresser davantage aux alternatives qui préservent la biodiversité est primordial.

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Les sources d’énergie propre – sans rejets ni émissions de CO2 – doivent faire compétition à l’hydroélectricité et au pétrole. Le premier défi, c’est donc d’abaisser leur coût. Une autre difficulté, c’est le côté pratique. Les consommateurs veulent que ce soit facile au quotidien ! J’espère contribuer à démontrer que plusieurs autres types d’énergie sont disponibles pour produire de l’électricité et faire fonctionner nos divers appareils, et qu’il y a moyen d’adapter les sources au milieu dans lequel on vit. Personnellement, je mise sur le solaire.

Il est évident que tout ce qui est vivant sur Terre bénéficie des solutions énergétiques qui nous rapprochent des objectifs de Kyoto. Il faut protéger les habitats naturels des animaux et des végétaux. C'est terrible de constater qu'il n'y a plus assez d'arbres et qu'on continue à en abattre.

En tant que chimiste, je peux apporter ma contribution à la production de nouvelles énergies propres et, ainsi, à la réduction de nos émissions de gaz à effet de serre. Il y aura toujours une demande énergétique, mais nous devrons nous habituer à consommer seulement ce dont nous avons réellement besoin et à produire l'énergie de façon responsable. Il y a déjà des exemples prometteurs. Je pense à la ville de Sarnia a fait un virage vert remarquable en alimentant environ 6 000 maisons en électricité produite par des panneaux solaires.

J’aimerais beaucoup travailler dans un centre de recherche et faire partie d’une équipe de recherche. Je voudrais faire ma part dans le domaine des énergies renouvelables. Je pense à suivre des cours de pédagogie pour m'aider à mieux transmettre ma passion aux jeunes. C'est important aussi, pour moi, de participer activement aux efforts de conscientisation sur le réchauffement climatique de notre planète.

Source : Nathalie Chamberland, La Science prends le métro.