L’électronique comestible est en cours de développement pour faciliter les opérations de sauvetage et pénétrer à l’intérieur des patients hospitalisés, ouvrant ainsi la voie à une technologie consommatrice de tout pour devenir un consommable.
Par Antoine Roi
Le professeur Dario Floreano est un roboticien et ingénieur suisse-italien engagé dans un projet de recherche audacieux : la création de robots comestibles et d’électronique digestible.
Aussi contre-intuitif que cela puisse paraître, la combinaison de la science alimentaire et de la robotique pourrait apporter d’énormes avantages. Celles-ci vont du transport aérien de nourriture à la surveillance avancée de la santé.
Briser les frontières
«Notre objectif est de commencer à remplacer les composants électroniques par des composants comestibles», a déclaré Floreano, directeur du Laboratoire des systèmes intelligents à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne.
Il dirige un projet financé par l’UE visant à repousser les limites de la recherche en robotique en créant des robots pouvant être mangés et des aliments qui se comportent comme des robots.
Appelé ROBOFOODle projet de quatre ans devrait se dérouler jusqu’en septembre 2025. L’équipe comprend des chercheurs de Suisse, d’Italie, des Pays-Bas et du Royaume-Uni.
Floreano date le début de son intérêt pour l’idée de marier alimentation et robotique à un commentaire jetable fait en 2017 par un chercheur postdoctoral sortant d’une réunion hebdomadaire de laboratoire à Lausanne.
Le chercheur Jun Shintake a observé que la principale différence entre les robots et les systèmes vivants est que les robots ne peuvent pas être mangés par d’autres formes de vie.
Floreano a commencé à réfléchir aux moyens possibles de changer cela.
Gâteaux volants
L’équipe ROBOFOOD a déjà construit un drone avec des ailes de galettes de riz collées ensemble avec des huiles comestibles et du chocolat. L’exploit a été réalisé en collaboration avec l’Université de Wageningen aux Pays-Bas.
«Nous avons mis au point le premier drone dont 50 % de la masse était comestible», a déclaré Floreano.
Les chercheurs ont été inspirés par l’idée selon laquelle les drones déployés lors de sauvetages d’urgence pourraient non seulement localiser des personnes – ou des animaux – perdus et même livrer des médicaments ou de la nourriture vitaux, mais également servir eux-mêmes de nourriture.
Floreano a déclaré que les composants comestibles du drone ROBOFOOD étaient suffisants pour répondre aux normes des Nations Unies en matière de besoins alimentaires en cas de crise.
« Ces pièces ont fourni la nutrition recommandée par l’ONU pour les personnes en situation d’urgence », a-t-il déclaré.
Le défi ici est de construire des ailes à partir de matériaux comestibles suffisamment robustes pour résister au vent, à la pluie et aux températures élevées.
Capteurs intestinaux
En élargissant le concept à la santé, les chercheurs du projet ont également produit des appareils électroniques comestibles qui pourraient aider à traiter ou à surveiller les maladies intestinales.
En collaboration avec un expert en robotique de l’Université de Bristol au Royaume-Uni, le professeur Jonathan Rossiter, l’équipe a développé capteurs digestibles qui, contrairement aux dispositifs intestinaux actuels, n’ont pas besoin d’être excrétés ou récupérés par le patient.
Les capteurs digestibles évitent le risque que des matières restent dans le corps.
Bien que des tests et des développements supplémentaires soient nécessaires, les capteurs signalent la faisabilité de la construction de pièces de machine digestibles.
Objectif « manger de tout »
Dans le cadre d’une autre avancée majeure, le projet a développé une version comestible du composant qui permet à un robot de fonctionner.
Le composant, appelé actionneur, est la partie de la machine qui l’aide à réaliser des mouvements physiques en convertissant l’énergie en force mécanique.
En d’autres termes, c’est la partie qui permettrait au robot de faire quelque chose d’utile une fois qu’une personne l’a avalée.
Dans ce contexte, la partie machine comestible ROBOFOOD marque un grand pas en avant sur la route vers des robots à la fois entièrement fonctionnels et comestibles.
Rechercher des commutateurs
Un avantage supplémentaire de toute cette direction de recherche est l’environnement. Des matériaux et des processus de qualité alimentaire qui peuvent être facilement décomposés ou même digérés contribueraient à lutter contre les quantités croissantes de déchets électroniques dans le monde.
L’un des partenaires de ROBOFOOD est un ingénieur en électronique nommé Dr Mario Caironi, chercheur principal à l’Institut italien de technologie de Gênes.
Caironi a été confronté au principal défi de la création de technologies comestibles : remplacer l’électronique quotidienne par des éléments que les gens peuvent digérer.
«Nous avons commencé par rechercher des matériaux comestibles, principalement dérivés d’aliments, pour fabriquer des appareils électroniques», a-t-il expliqué.
Caironi a esquissé un vue futuriste de l’électronique comestible dans un article publié en 2020.
Il s’est inspiré d’un livre classique de science-fiction intitulé « Voyage fantastique » du regretté écrivain américain Isaac Asimov.
Dans le livre, quatre hommes et une femme sont réduits à une fraction microscopique de leur taille d’origine et envoyés dans un sous-marin miniaturisé à travers l’artère carotide d’un homme dans le coma pour détruire un caillot de sang dans son cerveau.
Percée de la batterie
Outre son rôle dans ROBOFOOD, Caironi mène des recherches distinctes financées par l’UE sur la « nourriture électronique ».
Appelé ELFOle projet quinquennal se déroule jusqu’en août 2025 et conçoit des systèmes électroniques comestibles à des fins de santé.
En mars 2023, l’équipe ELFO révélé la toute première batterie comestible rechargeable. Pour certaines applications telles que les capteurs alimentaires, la batterie pourrait être réutilisée plutôt que jetée.
Il était composé d’ingrédients alimentaires courants et de compléments alimentaires enveloppés dans de la cire d’abeille. La batterie pourrait fonctionner pendant environ 10 minutes, ce qui renforce l’espoir que des versions plus avancées pourraient alimenter les dispositifs médicaux avalés par les patients.
Caironi avait parlé avec des médecins en Italie de leur souhait de fournir aux patients un appareil électronique comestible et sûr qui, après avoir été avalé, pourrait diagnostiquer ou traiter une maladie intestinale.
Transistors naturels
Les scientifiques d’ELFO ont parcouru la littérature scientifique pour trouver des matériaux comestibles pouvant servir d’isolants, de conducteurs et de semi-conducteurs, tous nécessaires à la fabrication de circuits électroniques.
Le groupe a découvert que les feuilles d’or utilisées par certains chefs peuvent servir de câblage pour des appareils comestibles, tandis que Miel peut être utilisé comme semi-conducteur naturel.
Les semi-conducteurs sont nécessaires pour les transistors, qui sont des rouages cruciaux dans tout circuit.
D’autres candidats semi-conducteurs dans la nature comprennent les colorants et les pigments, selon Caironi.
À titre d’exemple, il a déclaré que le bêta-carotène – un pigment rouge-orange abondant dans la carotte, la citrouille, la patate douce et la mangue – est un semi-conducteur naturel raisonnablement bon s’il est traité correctement et est comestible.
Grandes ambitions et récompenses
Le groupe ELFO rassemble autant de matériaux comestibles que possible pour fabriquer une pilule alimentée par batterie qui émettrait un signal électronique et pourrait être suivie lors de son déplacement dans l’intestin d’un patient.
La pilule pourrait, par exemple, recevoir l’ordre d’administrer un médicament lorsqu’elle arrive à un endroit spécifique de l’intestin.
Le projet des chercheurs dans ce domaine est de continuer à fabriquer des composants comestibles et de les regrouper dans des appareils électroniques. De cette façon, ces appareils contiendront de plus en plus de composants digestibles.
De retour en Suisse, l’équipe de Floreano imprime pour chaque robot une étiquette indiquant son profil nutritionnel et son pourcentage de parties comestibles.
Avec de telles mesures, un scénario dans lequel un randonneur perdu et affamé reçoit un drone de sauvetage étiqueté 100 % comestible n’appartient plus uniquement au domaine de la science-fiction.
« Nous recherchons les problèmes pour lesquels nous pensons pouvoir apporter une solution », a déclaré Floreano. « Nous voulons prendre des risques élevés pour essayer d’obtenir des récompenses élevées si nous réussissons. »
Les recherches présentées dans cet article ont été financées par le programme Horizon de l’UE, notamment, dans le cas d’ELFO, via le Conseil européen de la recherche (ERC). Les opinions des personnes interrogées ne reflètent pas nécessairement celles de la Commission européenne.
Plus d’informations
Cet article a été initialement publié dans Horizonle magazine européen de la recherche et de l’innovation.
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