"De la mer, la lumière"

De la mer,la lumière

Brieuc GEFFLOT

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Bonjour à tous,le conseil municipal d'aujourd'hui est consacré à l'éclairage urbain.

Vite, il va commencer !

Une citoyenne :Monsieur le maire, l'éclairage de notre ville coûte cher et pollue énormément. Il faut changer !

Que proposez-vous pour notre ville Monsieur le maire ?

Le maire :Je comprends, j'ai lu une étude selon laquelle 83% des habitants de la planète vivent sous un ciel pollué !

Je vais vous montrer mes suggestions mais d'abord, un petit rappel de l'histoire de l'éclairage.

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L'éclairage au fil du temps

Chandelles

Lampes à huile

Gaz

Lampes à pétrole

-Du XIV au XIX siècle -Peu de lumière -Coûteux -Émanation de mauvaises odeurs et polluants

-Eclairage apparu dès la Préhistoire -Très utilisé à partir des Temps Modernes et au XIXème siècle -Eclairage pas très élevé -Coûteux et polluant L'huile de baleine : -utilisée aux XVIIIème et XIXème siècles -grande puissance d'éclairage -Interdite car disparition des baleines.

-XIXème siècle (encore visible de nos jours) -Utilisation d'une source énergie fossile -Polluant Lampe à pétrole

-Utilisé aux Temps modernes et au XIXème siècle -Usage de méthane, dihydrogène, propane -Très polluantÉdouard Manet, La Rue Mosnier au bec de gaz

Actuellement : l'éclairage électrique

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Les lampes incandescentes sont utilisées du XIXème au début des années 2000. L'éclairage électrique remplace celui au gaz en raison de sa puissance et de sa rentabilité plus importantes. D'autres modes d'éclairage sont depuis utilisés comme les Diodes Electro-luminescentes (DEL ou LED en anglais pour "Light-emitting diode"). Apparues dans les années 1990. les DEL sont moins polluantes.

Actuellement, nos rues sont éclairées grâce à l'électricité. Elle fut utilisée dès la deuxième moitié du XIXème siècle après l'invention et le développement des lampes à incandescences par Joseph Swan (1828-1914) et Thomas Edison (1847-1931). Elle permettait aux rues plus de lumière que les sources de lumières précédentes et une plus grande sûreté face aux agresseurs dans les rues "coupe-gorges".

Les lampes incandescentes présentent de nombreux défauts. Par exemples, seul 1/20 de l'énergie électrique de la lampe est converti en énergie lumineuse, le reste en énergie thermique. La demande énergétique est donc très importante pour un si faible éclairage (mauvais rendement). De plus, le verre des lampes peut chauffer jusqu'à 300°C (risque de brûlures, d'incendie). En outre, en cas de ruptures du verre, des vapeurs toxiques et hautement inflammables se répandaient. Le prix des DEL reste élevé et leur spectre, riche en lumière bleue, présente des risques pour la santé (par exemple : altération de la rétine, dérèglement de l'horloge biologique). Ce type d'éclairage moderne contribue : -à l'effet de serre en libérant du Dioxyde de Carbone en raison de la production d'électricité dans les centrales thermiques à flammes. Schéma de l'effet de serre - ©"Convention Citoyenne pour le climat" -à la production de déchets radioactifs liés à l'utilisation de centrales nucléaires (75% de la production d'électricité en France). Mais le problème majeur de tous les éclairages urbains est la pollution lumineuse qui perturbe la faune et la flore. Pollution lumineuse © Frédéric Tapissier L’éclairage public correspond à 41 % de la consommation d’électricité des communes et émet annuellement 670 000 tonnes de CO2 selon le Ministère de la Transition écologique et solidaire.

Face au mauvais rendement énergétique des lampes incandescentes, l'Union Européenne les a interdites en 2008. Mais les Diodes Électroluminescentes sont de plus en plus utilisées. Pour lutter contre la pollution lumineuse, des arrêtés ont été pris dont l'Arrêté national du 27 décembre 2018 relatif à la prévention, à la réduction et à la limitation des nuisances lumineuses .

Je viens de vous présenter quelques méthodes utilisées au cours de l'Histoire pour que les humains puissent s'éclairer

Maintenant je vais vous montrer mon projet ambitieux et révolutionnaire pour notre commune

Lors de mes dernières vacances aux Maldives, j'ai découvert un processus naturel présent chez certains animaux marins

Ce processus s'appellela

BIOLUMINESCENCE

La bioluminescence, c'est quoi ?

Recherches et Expériences

Concrètement

Pourquoi faut-il utiliser la bioluminescence ?

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La bioluminescence, c'est quoi ?

La bioluminescence est la production de lumière par un être vivant.

Mais comment cela fonctionne-t-il Monsieur le Maire ?

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Tous les êtres vivants ne sont pas bioluminescents (sinon, nous serions illuminés !). Seules certaines espèces, principalement marines, peuvent émettre de la lumière comme les planctons ou les méduses. La possession du gène de la bioluminescence est nécessaire.

Ce gène en question permet la production d'une molécule, la luciférine. Celle-ci, au contact de la luciférase, une enzyme, et de dioxygène, crée un complexe biochimique qui libère de l'énergie lumineuse.

L'objectif de ce projet est de recréer ce complexe, non pas en enfermant des méduses dans un réverbère, mais en greffant le gène qui nous intéresse dans la cellule oeuf d'une algue !

COMMENT FAIRE ? -Prélever le gène de la bioluminescence chez une méduse en laboratoire -L'insérer dans le génome d’une algue, comme les micro-organismes aquatiques "dinoflagellés" par exemple. Cette algue doit être au stade de cellule œuf. -Lorsque la plante se développera, elle exprimera le gène ! Ici, le processus est appliqué à un arbre mais il est identique pour les dinoflagellés.

"h x v " ou "∆E = h x c / λ " représente la formule de la quantité d'énergie transportée par la lumière émise, avec :

• ∆E : quantité d'énergie lumineuse en joule (J)
• h : constante de Planck (h = 6,63 x 10E-34 J s)
• v : (nû) = c / λ
• c : la célérité de la lumière dans le vide. c = 3,00 x 10E8 m/s
• λ : la longueur d'onde en mètre

Lorsque les algues ou les bactéries sont excitées par la lumière du soleil, elles absorbent une certaine quantité d'énergie (∆E) qui change la configuration électronique des atomes, c’est-à-dire que les électrons changent de niveau d'énergie. Lorsque les algues ou les bactéries se désexcitent (lorsqu'il n'y a plus de lumière), les électrons reviennent à leur état initial et libèrent sous forme de lumière l'énergie ∆E qu'ils avaient emmagasinée. La lumière émise a une certaine longueur d'onde. Pour connaître sa couleur, on reporte sa longueur d'onde sur le spectre comme ci-dessous : Spectre extrait du Livre Scolaire. Par exemple, une lumière émise de longueur d'onde 450nm sera bleue.

Au cours de ces derniers mois, je me suis renseigné sur plusieurs hypothèses concernant le choix du "support" du gène. J'ai pensé l'insérer dans une cellule-oeuf d'arbre pour que celui-ci soit bioluminescent mais le résultat de cette transgenèse risquait de se propager à toute la végétation environnante.. J'ai donc trouvé des algues marines vertes, les dinoflagellés qui peuvent être utilisés, Il en existe deux types : des bioluminescents et des non bioluminescents. Nous pouvons utiliser soit directement les bioluminescents soit les non bioluminescents mais en leur transférant le gène de la bioluminescence des méduses grâce à la transgenèse.Suite à mon échange avec la startup GLOWEE qui travaille sur l'éclairage grâce à la mer, je m'interroge sur l'être vivant qu'il faut choisir : dinoflagellé ou bactérie.

Dinoflagellés

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Recherches

Lien vers le site de GLOWEE

Voir mon échange avec GLOWEE

Suite de la présentation du maire

Le Maire : Dans quelles villes le système Glowee est-il mis en place ou du moins testé ? Glowee : Notre système n'est pas encore assez mature pour être mis en place dans des villes. Mais bientôt ! Nous faisons notre première expérimentation terrain l'année prochaine avec la ville de Rambouillet. M : Avez-vous des informations sur la pollution lumineuse et les conséquences concrètes sur celle-ci de l'éclairage bioluminescent ? G : La pollution lumineuse, c’est l'excès de lumière artificielle qui a des conséquences à la fois sur les insectes, les oiseaux etc…. Par exemple, à l'échelle d’un lampadaire la biodiversité est impactée sur plusieurs mètres car les insectes pensent être dans le jour. Pour les oiseaux ils sont impactés sur leur phénomène de migration. On observe donc des faits dramatiques sur la biodiversité. Les chauves-souris également qui sont des mammifères très importants dans la biodiversité, sont les 1ers mammifères à être impactés par la bioluminescence en ville. M : Enfin, pourquoi Glowee utilise-t-il des bactéries marines et non des algues (je pense aux dinoflagellés par exemple qui reproduisent le complexe de la bioluminescence de la même manière que les méduses) ? G : Nous avons fait de multitudes de recherches et nous avons choisi de partir sur les bactéries marines notamment pour leur intensité lumineuse forte.

J'ai également appelé mon ami Jean Jouzel, ancien Vice-Président du Groupe d'Experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat (GIEC) et glaciologue. Je lui ai posé quelques questions.

Entretien réalisé le mercredi 08 avril 2020. M. le maire : Bonjour Jean, j'ai quelques questions à vous poser concernant mon projet d'éclairage pour ma commune. Merci d'avoir accepté d'y répondre. Tout d'abord, je me demandais quel était votre rôle dans la campagne d'Anne HIDALGO pour la mairie de Paris. M. JOUZEL : Je suis le président de son comité de soutien. Je participe à certaines réunions électorales, d'ailleurs, j'en ai une tout à l'heure. J'ai rencontré Mme. HIDALGO lorsque j'étais président de Météo et Climat. M. le maire : Quelle part de la pollution, la pollution lumineuse représente-t-elle ? M. JOUZEL: Je ne sais pas quelle part, je ne suis pas expert. Mais la pollution lumineuse est une forme de pollution originaire de la lumière, issue des mêmes causes que la pollution "ordinaire" (activité humaine) mais qui n'a pas les mêmes conséquences (la pollution lumineuse impacte surtout la faune et la flore). Certains polluants comme la lumière ou le dioxyde de carbone ne sont pas polluants en eux-mêmes mais c'est leur utilisation qui les rend polluants. M. le maire : Le confinement [dû au Covid-19] entraîne-t-il une baisse de la pollution (dont la pollution lumineuse) à Paris ? M. JOUZEL : Pour le pollution lumineuse, je ne sais pas. En revanche, le confinement a bien entraîné une baisse du taux de CO2 [dioxyde de carbone] ainsi que de la pollution liée aux oxydes d'azote. M. le maire : Est-ce que de nouveaux systèmes d'éclairage urbain plus écologiques sont testés, utilisés ? M. JOUZEL : Des mesures ont été prises dans beaucoup de villes. Elles éclairent moins, coupent la lumière dans les petites rues la nuit. Les communes utilisent aussi les LED [Diodes Électroluminescentes] qui sont moins polluantes. M. le maire : Pouvez-vous me parler des puits de carbone ? M. JOUZEL : Les puits de carbone définissent l'ensemble de la végétation qui absorbe et piège le dioxyde de carbone émis. Actuellement, dans le monde, nous produisons 40 milliards de tonnes de dioxyde de carbone chaque année. 10 milliards sont absorbés par la végétation. Une partie du CO2 se retrouve aussi dans les océans [25 millions de tonnes chaque année] ce qui provoque leur acidification et à des conséquences sur les récifs. M. le maire : Que pensez-vous de mon projet ? M. JOUZEL : Je n'en ai jamais entendu parler.

EXPERIENCE SUR L'ECLAIRAGE A LA BIOLUMINESCENCE

Le protocole :

Je m'interrogeais sur la puissance d'éclairage de la bioluminescence. J'ai donc, fabriqué de la lumière grâce à du luminol avec l'aide de scientifiques.

J'ai préparé deux solutions distinctes : Solution A : Dans un bécher de 500 mL, je verse 250 mL d'eau distillée. J'y dissous ensuite 2,5g de soude et 0,25g de luminol. Solution B : Dans un autre bécher de 500 mL, je verse 250 mL d'eau distillée et j'y dissous 4g de ferricyanure de potassium. J'ajoute ensuite à la deuxième solution 5mL d'eau oxygénée. Sans oublier d'éteindre la lumière avant, j'incorpore la solution B à la A. Ici, nous avons affaire à une réaction d'oxydo-réduction entre l'eau oxygénée et le luminol qui libère de l'énergie lumineuse.

Concrètement

Les dinoflagellés (ou bactéries) sont ajoutés avec une solution aqueuse dans de grands tubes cylindriques transparents semblables à celui sur la photo.

Eau

Dinoflagelés

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Tube cylindrique

Un lampadaire le jour...

...la nuit..

Pourquoi choisir la bioluminescence ?

La bioluminescence permet un éclairage urbain avec un coût moins élevé pour les collectivités, une diminution drastique de la pollution lumineuse grâce à son intensité lumineuse plus faible et une absorption de CO2 continue le jour grâce au processus de photosynthèse.

Puits de carbone

Photosynthèse

Pollution lumineuse

"Les puits de carbone définissent l'ensemble de la végétation qui absorbe et piège le dioxyde de carbone émis. Actuellement, dans le monde, nous produisons 40 milliards de tonnes de dioxyde de carbone chaque année. 10 milliards sont absorbés par la végétation. Une partie du CO2 se retrouve aussi dans les océans [25 millions de tonnes chaque année] " Jean JOUZEL

Schéma de la photosynthèse dans une feuille de plante verte La photosynthèse est un processus biochimique réalisé par les plantes vertes. Celles-ci absorbent le dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau (H2O) et grâce à la lumière, elles produisent du dioxygène (O2) et de la matière organique. D'ailleurs, la matière organique produite par nos dinoflagellés pourrait aussi servir à nourrir d'autres êtres vivants (élevage...) et même produire des biocarburants (ensemble des carburants produits grâce à la biomasse).

"La pollution lumineuse, c’est l'excès de lumière artificielle qui a des conséquences à la fois sur les insectes, les oiseaux etc…. Par exemple, à l'échelle d’un lampadaire la biodiversité est impactée sur plusieurs mètres car les insectes pensent être dans le jour. Pour les oiseaux ils sont impactés sur leur phénomène de migration. On observe donc des faits dramatiques sur la biodiversité. Les chauves-souris également qui sont des mammifères très importants dans la biodiversité, sont les 1ers mammifères à être impactés par la bioluminescence en ville. " GLOWEE

Chers administrés, notre conseil municipal touche à sa fin. J'espère que ma proposition vous a plu. C'est un projet ambitieux mais je suis sûr qu'il est réaliste.

Pour finir, je vous emmène au fond des mers, à la "chasse au trèsor"...