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10 tendances et innovations allemandes

3 mars 2011

Grâce à leur curiosité, leur imagination et un travail acharné, les scientifiques créent la surprise par leurs idées sans cesse renouvelées. Ce qui, hier, était impossible est réalisable aujourd'hui - et fera partie de la vie de demain. Dix innovations allemandes.

1. Turbine au record mondial

En Bavière, à Irsching, on craignait le pire : des vibrations de 13 turbines de jumbo-jet secoueraient le village, disait-on en décembre. Mais ce n'était que des rumeurs. Lorsque les techniciens de Siemens sont arrivés et ont allumé leur nouvelle turbine à gaz, rien n'a bougé - ils venaient seulement de battre le record mondial de la plus grande et la plus puissante turbine à gaz. La SGT5-8000H de Siemens pèse 440 tonnes et mesure 13 mètres de long sur cinq mètres de haut et cinq de large. Sa puissance de 340 mégawatts, qui correspond véritablement à 13 turbines de jumbo-jet, suffit pour alimenter en électricité une ville de la taille d'Hambourg. Grâce à son efficacité, cette super-turbine permet de rejeter 40000 tonnes de CO2 de moins que les installations traditionnelles. Cela va rapidement améliorer le bilan écologique : après la phase d'essai, les techniciens vont raccorder la turbine à une unité utilisant les gaz d'échappement pour actionner une turbine à vapeur. Ainsi une centrale à vapeur et à gaz voit le jour, qui transforme en électricité plus de 60 pour cent de l'énergie employée. Un nouveau record mondial pour la province bavaroise.

2. Percée de l'accumulateur magique

Les ordinateurs et téléphones portables, les caméscopes fonctionnent depuis un certain temps avec de petites piles lithium-ions. Leur utilisation pour les voitures était toutefois, jusqu'à maintenant, trop dangereuse : à une température d'environ 140°C, les séparateurs en plastique - qui séparent les pôles plus et moins - se dissolvaient, ce qui causait un court-circuit. Les grosses batteries au lithium pouvant propulser une voiture exploseraient en cas de surchauffe. Li-Tec, fabricant allemand d'éléments de batteries, a trouvé la solution : « Separion », tel est le nom de la membrane souple en céramique qui se laisse enrouler comme du papier et supporte des températures allant jusqu'à 450 °C. Même à des températures supérieures, les accumulateurs ne s'enflamment pas, ils éclatent tout simplement. Entre-temps, l'entreprise collabore au développement avec Bosch et Volkswagen. Le plus grand constructeur automobile allemand a déjà annoncé la première voiture de série équipée de cette traction électrique : d'ici 2010, on devrait voir sur les routes le monospace « Space Up » - à traction électrique.

3. Couper les cheveux en quatre avec la lumière

Percer des trous de quelques millionièmes de millimètre ? La nouvelle découverte de l'Institut des technologies photoniques d'Iéna (IPHT) le permet. Le processus s'appelle NanoCut et a valu aux chercheurs d'obtenir la récompense de la revue britannique Nature Technology pour la découverte de l'année 2007. Avec NanoCut, ils ont pour la première fois concentré l'énergie d'un laser en un point de la grosseur de chromosomes humains. Ainsi, il est possible d'éliminer certains domaines du patrimoine génétique présentant un défaut - ce qui ouvre à la médecine des possibilités complètement nouvelles. Les chercheurs de l'IPHT appellent ce processus tout simplement « knock-out optique ». Son secret réside dans des nanoparticules de métaux qui captent la lumière du laser. Ses impulsions lumineuses excitent les particules qui se réchauffent et brûlent un trou précis dans un tissu. La grosseur de l‘orifice ne dépend donc plus du laser mais de la grosseur de la nanoparticule. Dans le cas de NanoCut, ils peuvent être jusqu'à 50000 fois plus petits que le diamètre d'un cheveu.

4. La santé tenant à un fil de soie

Les fils d'araignée sont plus fins qu'un cheveu, mais plus résistants à la rupture que l'acier. Jusqu'à maintenant, aucun scientifique n'était parvenu à les reproduire. Jusqu'à ce jour : des biotechniciens de l'université technique de Munich ont réussi ce tour de force. AMSilk, une société créée par l'université, produira cette soie d'araignée synthétique. En plus des fibres très performantes pour l'industrie, il s'agit de produire des microcapsules en soie servant de gaine protectrice à des médicaments. Ce matériau permet d'introduire des substances actives dans des régions précises du corps.

5. Test de cellules à la chaîne

Le développement d'un nouveau médicament, en moyenne, dure douze années et coûte 800 millions de dollars. Ce sont les tests portant sur les substances actives qui rendent la recherche pharmaceutique si compliquée. Chaque nouveau médicament nécessite un point d'application, une « structure ciblée ». Il s'agit d'une molécule dans le corps où intervient un médicament qui peut influencer les maladies. Lorsque les chercheurs trouvent une telle structure adéquate, ils testent jusqu'à deux millions de substances actives possible avant de tomber juste. Une grande partie de ces essais sont faits à la main - ce qui ne convient plus aux exigences de la pharmacie moderne. La société munichoise Nanion Technologies a cependant trouvé un moyen pour automatiser une partie de ces tests et rendre ainsi plus sûr et efficace le développement de nouveaux médicaments. Actuellement, la technique du « patch-clamp » demeure un standard technique de mesure dans les labos des sociétés pharmaceutiques. Pour cela, un chercheur doit, sous un microscope, mettre en contact une micropipette en verre remplie de substance active avec une cellule. Un scientifique expérimenté peut travailler sur dix cellules par jour. Par contre, l'appareil de Munich parvient beaucoup plus rapidement à un résultat. Commandée par des puces, elle étudie de façon efficace un échantillon après l'autre. Il ne faut que quelques heures pour apprendre à la manipuler. Ainsi, les Munichois réalisent le rêve de bien des chercheurs. En Asie, en Amérique du Nord, en Europe et en Australie, des laboratoires travaillent déjà avec un nouveau standard : la technologie « patch-clamp sur puce ».

6. Illumination pour les puces de demain

En 1965, Gordon Moore, cofondateur d'Intel, a risqué une prévision audacieuse : tous les deux ans, le nombre de transistors sur les puces doublerait et leur performance augmenterait drastiquement. L'entrepreneur américain avait raison. Aujourd'hui, 43 ans plus tard, une seule puce est munie d'un milliard de transistors - la puissance de base pour un PC, un MP3 ou pour internet. Toutefois, une chose aussi est sure : la technique traditionnelle de production de puces a atteint ses limites. Il n'est donc pas étonnant que l'industrie des semi-conducteurs ait les yeux tournés vers l'Allemagne, plus précisément vers Oberkochen en Bade-Wurtemberg. Avec le procédé de lithographie EUV, la société Carl Zeiss SMT est parvenue à fabriquer les puces de l'avenir. Les spécialistes en optique peuvent, avec un rayonnement ultraviolet extrême, placer dix fois plus d'éléments sur une puce qu'auparavant. Pour comprendre à quoi correspondent ces dimensions, il suffit d'un exemple : si une puce était du format d'une feuille A4, avec la technique EUV, on pourrait imprimer plus de 53000 fois un numéro de Deutschland sur une seule feuille. Les techniciens de Zeiss ont travaillé dix années pour atteindre ce but, tout en faisant enregistrer plus de 50 brevets. Ils ont écrit l'histoire de la recherche avec une multitude de records mondiaux en mécatronique et en optique. C'est ainsi qu'est née l'usine de lithographie optique la plus moderne du monde.

7. Lueur d'espoir pour l'environnement

Une source lumineuse qui utilise nettement moins d'électricité et qui dure beaucoup plus longtemps qu'une lampe à incandescence, résiste aux secousses tout en éclairant davantage que presque toutes les autres lampes ? Ce qui ressemble à une vision utopique a été récompensé l'année dernière par le Prix allemand de l'avenir 2007 : la nouvelle génération de lampes à diode électroluminescente d'Osram. De petites sources de lumière, appelées LED, existent depuis longtemps déjà mais ce n'est que maintenant qu'elles sont assez lumineuses pour remplacer les lampes traditionnelles. Au cœur d'une LED se trouve une puce semi-conductrice qui produit de la lumière lorsque l'on la met sous tension. Jusqu'à maintenant cette lumière était de faible intensité. C'est pourquoi on n'utilisait les LED que là où l'on n'avait besoin que de peu de lumière, par exemple pour les voyants ou les écrans de téléphone. Les techniciens d'Osram sont maintenant parvenus, avec un réflecteur métallique intégré à la puce, à fortement augmenter le rendement lumineux et, en même temps, à réunir plus de diodes électroluminescentes pour en faire de grands blocs. Avec cette technologie de film mince, les LED peuvent enfin être utilisées aussi bien pour les écrans de télévision, les réverbères ou les projecteurs que sur les phares et les équipements de vision nocturne sur les voitures. Cela va économiser des tonnes de CO2 et de l'argent : aucune autre source ne fournit autant de lumière avec aussi peu de courant.

8. Guérison grâce au scalpel ionique

Sur la peau, on ne voit même pas une rougeur. Pourtant, à une profondeur de 30 centimètres, les faisceaux d'ions détruisent, au millimètre près, des tumeurs non opérables. Depuis dix ans, les chercheurs de la société de recherche sur les ions lourds (GSI) de Darmstadt étudient l'exposition des malades du cancer aux radiations ioniques. Avec beaucoup de succès. Prochainement, ce procédé unique au monde va, pour la première fois, entrer en application clinique au Centre de thérapie ionique d'Heidelberg. Cette méthode se prête particulièrement aux tumeurs profondes sur des organes à risque, tels que le cerveau. En effet, les faisceaux d'ions émettent leur énergie sur une zone de la grandeur d'une tête d'épingle, sans détruire les tissus sains avoisinants.

9. Des yeux d'aigle dans l'espace

Le premier satellite allemand d'observation de la Terre était à peine sur orbite qu'il battait déjà le premier record : en l'espace de seulement quatre jours, TerraSAR-X envoyait déjà les premières données à la station sol de Neustrelitz. Les images que découvrent les chercheurs depuis le 18 juin 2007 sont d'une netteté extraordinaire. Avec une résolution allant jusqu'à un mètre, l'observateur envoie à partir de l'espace des relevés en détail des inondations au Mexique ou des icebergs flottants en Patagonie ; il montre la déforestation de la forêt tropicale ou mesure la vitesse des courants maritimes au large de la côte allemande de la mer du Nord. Les performances du satellite développé par le Centre aérospatial allemand et Astrium, filiale d'EADS, éveillent l'intérêt dans le monde entier : 1500 clients de plus de 40 pays se bousculent déjà pour avoir accès aux données de TerraSAR-X. A partir de 2009, le nombre augmentera certainement à nouveau : à cette époque un second satellite TerraSAR-X enverra à la terre des images encore plus nettes.

10. Le soleil dans le réservoir

Les entreprises industrielles ont besoin d'être alimentées en énergie 24 heures sur 24. C'est pourquoi l'énergie solaire, jusqu'à maintenant, n'a joué qu'un rôle accessoire pour les usines. Il est possible qu'une invention du Centre aérospatial allemand (DLR) change les choses. L'utilisation de la force du soleil, même la nuit ou lorsqu'il y a de gros nuages, n'est plus du domaine de l'impossible. En novembre 2007, les chercheurs du DLR ont utilisé pour la première fois un accumulateur thermique qui stocke pendant des heures la vapeur produite par des centrales thermiques solaires et peut la rendre à des centrales au gré de leurs besoins, c'est-à-dire même la nuit. Cette installation innovatrice fonctionne au plus grand centre européen d'essai pour les applications de l'énergie solaire, la Plataforma Solar de Almería en Espagne. L'accumulateur a une puissance 100 kilowatts et absorbe la vapeur obtenue à partir de l'énergie solaire, à une température entre 200 et 300 degrés. Jusqu'à maintenant, tous les systèmes conçus pour les fourchettes de température des centrales thermiques solaires n'avaient pas dépassé la phase d'essai. Personne n'était encore parvenu à obtenir une puissance volumique suffisante. Les scientifiques du DLR ont réussi grâce à un concept de sandwich où plusieurs couches faites de feuilles de graphite et de matériau d'isolation se succèdent. Le Centre aérospatial allemand a déjà annoncé le lancement d'un projet ultérieur avec un but plus ambitieux encore : les techniciens prévoient d'élargir leur principe de stockage à une installation d'un mégawatt. Il s'agit de maintenir pendant des heures de la vapeur à des températures de plus de 300 degrés. Ainsi, l'énergie solaire utilisable 24 heures sur 24, ne serait pas attrayante seulement pour des centrales thermiques solaires.

TEXTE : RAINER STUMPF

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