Les huit inventions suisses les plus prometteuses de l’année 2023

Des implants électroniques et une technologie cerveau-épine dorsale mis au point à l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) ont permis à un homme souffrant d'une grave lésion de la moelle épinière de remarcher. Jean-christophe Bott/Keystone

Une technologie qui a aidé un homme paralysé à remarcher, l’utilisation de plumes de poulet pour produire de l’électricité et un rayon laser capable de détourner la foudre figurent parmi les recherches et innovations suisses de 2023 qui pourraient changer notre mode de vie dans les années à venir.

L’incroyable beauté naturelle de la Suisse n’a d’égale que la réussite de ses secteurs universitaires et de la recherche. Les universités et les instituts de recherche suisses comptent parmi les meilleurs au monde et continuent d’attirer un nombre croissant d’étudiants et d’étudiantes internationaux talentueux (12’300 en 2020, soit +17% depuis 2017) et de scientifiques.

Le pays alpin est l’un des plus innovants au monde, avec une réputation d’excellence en matière de science et de technologie. Il investit 3,3% de son PIB annuel dans la recherche et le développement (chiffre de 2021).     

Voici huit projets de recherche et innovations d’origine suisse qui ont retenu notre attention en 2023.

De nouveaux matériaux qui réparent l’estomac et les intestins

Les plaies de l’estomac et de l’intestin qui fuient peuvent mettre la vie en danger. Il existe des pansements capables de sceller les tissus endommagés. Mais ils se dissolvent trop rapidement. Des scientifiques suisses et tchèquesLien externe ont créé un patch composé de polymères spéciaux qui se réticulent avec le tissu intestinal et scellent la plaie.

Il empêche ainsi les fluides acides et les résidus alimentaires chargés de germes de s’échapper du tube digestif et de déclencher une inflammation, voire un empoisonnement du sang potentiellement mortel. Le patch est également doté de capteurs qui peuvent envoyer une alerte précoce avant que les sucs digestifs ne s’écoulent dans la cavité abdominale.

Empa

Un drone résistant à la chaleur pour lutter contre les incendies

Les drones hissent déjà des lances à incendie sur des gratte-ciel ou larguent des agents extincteurs dans des zones reculées pour empêcher les feux de forêt de se propager, mais seulement à une distance de sécurité. À l’intérieur d’un bâtiment en feu, la température peut atteindre jusqu’à 1000 degrés Celsius.

Pour s’en approcher, des chercheurs et chercheuses du Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche (Empa) et de l’Imperial College London ont mis au point un drone résistant à la chaleur, baptisé FireDrone, composé de matériaux thermiquement isolants tels que des fibres de verre et de l’aérogel de polyimide.

Pour concevoir cet aérogel, les scientifiques se sont inspirés d’animaux tels que les pingouins et les renards arctiques qui vivent dans des températures extrêmes grâce à des couches de graisse ou de fourrure.

Un homme paralysé remarche grâce à une interface cerveau-moelle épinière contrôlée par la pensée

En 2011, Gert-Jan a perdu l’usage de ses jambes à la suite d’un accident de vélo. Douze ans plus tard, ce Néerlandais de 40 ans peut se tenir debout, monter les escaliers et faire ses courses grâce à des implants spéciaux dans son cerveau et sa colonne vertébrale et à une technologie sans fil capable de lire ses ondes cérébrales.

Un dispositif a été implanté au-dessus de la partie du cerveau qui contrôle le mouvement des jambes. Il communique avec un implant dans la moelle épinière et envoie des impulsions électriques pour stimuler le mouvement des muscles des jambes. L’interface utilise des algorithmes basés sur des méthodes d’intelligence artificielle pour décoder les enregistrements cérébraux en temps réel.

Cela ressemble à de la science-fiction, mais l’interface cerveau-moelle épinière conçue par des neuroscientifiques de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), le Centre hospitalier universitaire de Lausanne (CHUV) et un organisme de recherche technologique financé par le gouvernement français a eu un impact majeur. «Il y a quelques mois, pour la première fois depuis dix ans, j’ai pu me lever et boire une bière avec mes amis. Ce plaisir simple représente un changement majeur dans ma vie».

Un «arbre artificiel» suisse produit de l’hydrogène vert, de l’oxygène et de la chaleur

S’agit-il d’une antenne parabolique ou d’un télescope? Ni l’un ni l’autre, c’est un «arbre artificiel»… un réacteur solaire unique sur le campus de l’EPFL à Lausanne qui promet de surmonter les coûts élevés et les difficultés de transport liés au développement de l’hydrogène vert.

La lumière du soleil est réfléchie par le miroir parabolique et concentrée dans un réacteur situé au point focal. À l’intérieur, le courant électrique généré par le soleil sépare les molécules d’eau en hydrogène et en oxygène, selon un processus similaire à la photosynthèse des arbres et des plantes.

Le système de démonstration tourne et suit le soleil pour maximiser la production. Il peut également produire de l’hydrogène par temps nuageux ou la nuit en se connectant à une source d’électricité externe. Ses concepteurs et conceptrices assurent un rendement supérieur à celui des usines de production d’hydrogène vert conventionnelles, qui fonctionnent à l’énergie solaire ou hydroélectrique.

La start-up de l’EPFL SoHHytecLien externe collabore avec une entreprise suisse pour construire une usine de démonstration capable de produire de l’hydrogène pour les processus de recuit des métaux, de l’oxygène pour les hôpitaux voisins et de la chaleur pour les besoins en eau chaude de l’usine.

Un rayon laser pointé vers le ciel détourne les éclairs

Des chercheurs et chercheuses ont utilisé un faisceau laser de forte puissance pointé vers le ciel dans les Alpes appenzelloises, au nord-est de la Suisse, pour détourner les éclairs. Lors de leurs expériences, le laser a émis des impulsions – 1000 fois par seconde, ce qui lui a permis d’intercepter quatre éclairs avec succès.

Ce concept, proposé pour la première fois dans les années 1970, avait déjà fait ses preuves en laboratoire, mais encore jamais sur le terrain. «Notre travail représente une avancée importante dans le développement d’une protection contre la foudre basée sur le laser pour les infrastructures critiques telles que les aéroports, les rampes de lancement et les centrales électriques, explique Jean-Pierre Wolf, de l’université de Genève.

La foudre provoque chaque année des milliards de dollars de dégâts aux bâtiments, aux systèmes de communication, aux lignes électriques et aux équipements électriques. Elle tue également des milliers de personnes.

Un filet qui recueille et nettoie l’eau du brouillard

Les «collecteurs de brouillard» – de petits filets à mailles fines – sont déjà utilisés dans des pays arides comme le Pérou, la Bolivie, le Chili, le Maroc et Oman. Ils permettent de recueillir de petites gouttelettes de brouillard qui se transforment en plusieurs centaines de litres d’eau par jour. Mais la saleté et la pollution sont également capturées au cours de ce processus, et l’eau non traitée ne peut pas être utilisée pour la boisson ou la cuisine.

Des chercheurs et chercheuses suisses ont mis au pointLien externe un treillis métallique à revêtement spécial capable d’extraire l’eau du brouillard et de la purifier simultanément. Ce dispositif est recouvert d’un mélange de polymères et de dioxyde de titane. Ce dernier agit comme un catalyseur chimique, décomposant les molécules de nombreux polluants organiques présents dans les gouttelettes pour les rendre inoffensifs.

La technologie ne nécessite que peu ou pas d’entretien. De plus, aucune énergie n’est nécessaire, à l’exception d’une dose faible, mais régulière, de lumière ultraviolette pour régénérer le catalyseur.

Les plumes de poulet utilisées pour produire de l’électricité

Chaque année, 40 millions de tonnes de plumes de poulet sont incinérées dans le monde. Ce processus libère beaucoup de dioxyde de carbone, mais produit également des gaz toxiques tels que le dioxyde de soufre. Et si ces plumes pouvaient être utilisées à bon escient?

Des scientifiques de l’ETH Zurich et de la Nanyang Technological University Singapore ont maintenant trouvé une solutionLien externe: extraire la protéine kératine et la convertir en fibres ultrafines, connues sous le nom de fibrilles amyloïdes, qui peuvent être utilisées dans la membrane d’une pile à combustible.

Au cœur de chaque pile à combustible se trouve une membrane semi-perméable. Elle laisse passer les protons, mais bloque les électrons. Ceux-ci sont alors obligés de circuler dans un circuit externe, de l’anode chargée négativement à la cathode chargée positivement, produisant ainsi un courant électrique.

Dans les piles à combustible classiques, ces membranes sont généralement fabriquées à l’aide de produits chimiques hautement toxiques, qui sont coûteux et ne se décomposent pas dans l’environnement. La membrane en «plumes de poulet» se compose en revanche principalement de kératine biologique, un matériau compatible avec l’environnement et disponible en grandes quantités.     

ETH Zurich

Une «canne intelligente» pour les aveugles et les malvoyants

Trois étudiants de l’ETH Zurich ont mis au point une canne blanche de haute technologie qui peut aider les aveugles et les malvoyants à mieux s’orienter en toute sécurité. Une caméra et des capteurs fournissent un retour haptique, c’est-à-dire des vibrations. La canne balaie le sol et renseigne sur la meilleure direction à prendre pour éviter les obstacles.

Les vibrations indiquent si la personne se trouve devant une porte, un passage piéton ou un escalier, par exemple. «Avec une canne blanche standard, il faut sentir les obstacles devant soi et avancer lentement. Notre canne permet à l’utilisateur aveugle de continuer à avancer et de franchir les obstacles naturellement», explique Arvid Gollwitzer, l’un des trois étudiants à l’origine de cette invention.

ETH Zurich