Nos oreilles, source inépuisable d’énergie ?

Mieux comprendre les déformations de l’oreille pour, un jour, pouvoir les utiliser : c’est une des expertises du laboratoire de recherche pour lequel travaille Michel Demuynck, doctorant en biomécanique à la chaire de recherche industrielle en technologies intra-auriculaires (CRITIAS), à Montréal. Et ce n’est pas une idée saugrenue. La preuve, le corps humain peut d’ores et déjà fournir de l’énergie pour faire marcher des objets. L’exemple le plus évident, c’est celui des montres automatiques, qui fonctionnent sans pile. « Ce sont les mouvements du poignet, tout au long de la journée, qui permettent de la remonter, automatiquement », rappelle Michel Demuynck. De fait, les chercheurs sont très nombreux à vouloir exploiter l’énergie du corps humain. Les potentielles applications sont innombrables. A l’image de convertisseurs intégrés dans les semelles de chaussures pour récupérer l’énergie mécanique générée à chaque pas. Ou de la chaleur du corps humain, qui pourrait être convertie en électricité.

Une alternative aux piles

En France, un adulte sur quatre serait concerné par une forme de déficience auditive, selon une étude.[1] Ceux qui choisissent de se faire appareiller voient leur qualité de vie améliorée. Après tout, l’audition est assurément un sens précieux, sans lequel la communication, notamment, est compromise. Mais si les aides auditives ont de multiples atouts, elles fonctionnent pour la plupart avec des piles. « Alors que les écouteurs sans fil utilisent des batteries rechargeables, ce n’est pas le cas de tous les modèles d’aides auditives qui restent majoritairement alimentées avec des piles. D’une part, ces piles sont polluantes. D’autre part, les personnes utilisant des aides auditives sont souvent âgées. Changer la pile demande une dextérité qu’elles n’ont plus forcément. » De plus, les piles doivent être remplacées très fréquemment. En comparaison, l’énergie du corps, elle, est naturelle.

Les déformations du conduit auditif, énergie renouvelable

Aucun lien a priori entre la mâchoire et le conduit auditif, si ce n’est leur proximité géographique ? En fait, si ! Les mouvements de la première déforment le second. Il suffit de mettre un doigt dans l’oreille pendant que l’on mange, que l’on parle ou que l’on baille, pour s’en rendre compte. « Bouger la mâchoire fait varier le volume de l’oreille, comprimant les tissus autour du conduit auditif, modifiant ainsi sa forme », confirme Michel Demuynck. « Cette pression crée de l’énergie mécanique, qui peut être transformée en énergie électrique. » C’est ainsi que des chercheurs ont tenté de savoir si ces déformations pourraient alimenter une technologie intra-auriculaire.

Des résultats prometteurs

Les chercheurs ont récupéré l’énergie produite à l’intérieur de l’oreille, grâce à un bouchon équipé de matériaux dits piézoélectriques. « Ces matériaux ont la particularité de créer un signal électrique quand ils sont déformés. Ils permettent ainsi de convertir les déformations du conduit auditif en énergie électrique. On place ce bouchon à l’endroit où la déformation va avoir lieu. On obtient ainsi de l’énergie électrique, qu’on pourrait soit utiliser immédiatement, soit stocker. Mes collègues ont réalisé une étude en 2020. Les résultats indiquent qu’en mangeant pendant dix minutes, il est possible de générer jusqu’à 22% de l’énergie nécessaire pour une journée de fonctionnement d’une aide auditive. Autrement dit, un déjeuner de cinquante minutes pourrait suffire à alimenter une aide auditive toute une journée. » Cela pourrait aussi se faire en mâchant un chewing-gum, ou en ayant une simple conversation.

Pour le convertisseur, peut mieux faire

Mais il reste un obstacle de taille à franchir : comment stocker l’énergie récupérée à l’intérieur de l’oreille ? « Les déformations du conduit auditif représentant une énergie mécanique, cette dernière ne peut être stockée dans une batterie qu’après avoir été transformée en énergie électrique. » Ce sont donc des bouchons équipés de matériaux piézoélectriques qui ont été utilisés. « Problème, il a ces derniers ont aujourd’hui un coefficient de conversion encore trop bas. Les matériaux piézoélectriquestestés à CRITIAS ne peuvent convertir qu’environ 15% de l’énergie mécanique en énergie électrique pour les plus efficaces. Il faudrait donc en réalité 10 heures de mastication pour avoir l’énergie nécessaire. »

Un prototype bientôt sur le marché ?

« Nous sommes confiants sur notre capacité à améliorer ce taux de conversion. D’une part parce que les composants électroniques sont toujours plus efficaces. D’autre part parce que nous n’avons sans doute pas encore trouvé l’endroit optimal pour positionner les capteurs. » Il reste donc des marges d’amélioration. « Nous espérons pouvoir développer un prototype dans les prochaines années. Dans un futur assez proche, l’énergie apportée par l’oreille pourrait, pourquoi pas, être utilisée comme un complément énergétique. Un peu à la manière des voitures hybrides qui font cohabiter moteurs thermique et électrique. » L’énergie issue du corps humain rejoindra-t-elle bientôt les autres sources d’énergies renouvelables, telles que le solaire ou l’éolien ? Tous les espoirs sont permis.

[1] Selon une étude menée par une équipe de recherche de l’Inserm et d’Université Paris Cité, en collaboration avec l’AP-HP et l’hôpital Foch à Suresnes (juin 2022) :
https://presse.inserm.fr/surdite-une-etude-suggere-quun-francais-sur-quatre-serait-concernes-par-une-forme-de-deficience-auditive/45458/