Hit parade des batteries du futur

batterie du future

Alors que le développement des smartphones et même des gadgets intelligents est en plein essor, ils sont encore limités par le manque d’énergie. La technologie en matière de batterie n’a pas avancé depuis plusieurs décennies. Mais nous sommes à la veille d’une révolution énergétique.

Les grands acteurs du high tech et maintenant les firmes automobiles qui fabriquent des véhicules électriques, sont tous conscients des limites en terme d’utilisation que posent les batteries lithium-ion actuelles. Tandis que les puces et les systèmes d’exploitation sont de plus en plus efficaces pour économiser de l’énergie nous ne sommes encore qu’à un ou deux jours d’autonomie pour les smartphones. C’est pour résoudre ce problème que des universités se sont penchées sur la question.

L’année prochaine s’annonce comme celle du changement. Nous avons réuni les meilleures découvertes en terme de batteries qui pourraient bientôt apparaître sur nos appareils. De la batterie à l’air à la recharge ultra rapide en 30 secondes, vous pourriez voir ces technologies dans vos appareils mobiles plus tôt que vous ne le pensez.

La Nano-batterie pour Smartphones et tablettes

nano batterie

La nano-batterie est 80 000 fois plus petite qu’un cheveu et selon une équipe de chercheurs de l’université du Maryland, elle est plus performante qu’une batterie classique. Elle se recharge en 12 minutes seulement et à une durée de vie de milliers de cycles.

La technologie consiste à créer de minuscules « nanopores » qui après assemblage forment des nano-batteries. On obtient ainsi une batterie classique constituée d’un ensemble de nano-batteries.

Une recherche publiée par ces scientifiques à indiqué que les meilleures performances de cette batterie étaient dues au fait que l’électricité parcourait une distance réduite, rendant les batteries bien plus efficaces.

La batterie de la NTU (Nanyang Technology University)

nano batterie externe

Des scientifiques de l’université technologique de Nanyang ont créé une batterie qui recharge en 2 minutes à 70% et qui a une durée de vie équivalente à celle de 10 batteries lithium-ion actuelles. La batterie NTU devrait pouvoir se recharger 10 000 fois selon ses créateurs.

La technologie actuellement est brevetée par une société anonyme. Alors que nous aimerions la voir très bientôt dans nos appareils mobiles, le professeur référent estime que cette technologie est plutôt destinée aux voitures électriques. « Les voitures électriques pourront augmenter leur gamme considérablement, avec juste cinq minutes de charge, qui est égal au temps nécessaire pour faire le plein d’essence dans les voitures actuelles » rapporte le Professeur Chen.

Chargeur à hydrogène combustible de la marque Upp

batterie a hoxygene

Le chargeur à hydrogène combustible d’Upp est d’ores et déjà disponible. Il utilise l’hydrogène pour fournir de l’énergie à votre téléphone en vous gardant connecté tout en étant écologique.

Le Upp ressemble à s’y méprendre à une batterie d’appoint si ce n’est qu’il ne repose pas sur une batterie mais sur une pile à combustible.
Les piles à combustible sont en quelque sorte des centrales électriques miniatures qui produisent elles-mêmes de l’électricité par réaction chimique. En l’occurrence en entrant en contact avec l’oxygène de l’air, de l’hydrogène se transforme d’une part en eau, qu’on fait s’évaporer, et d’autre part en électricité.

Une cellule d’hydrogène pourra fournir de l’énergie pour recharger complètement votre téléphone 5 fois (avec une capacité de 25Wh par cellule). Le seul produit de cette réaction chimique est de la vapeur d’eau. Doté d’une prise USB-A, il sera capable de recharger la plupart des appareils équipés d’un port USB de 5V, 5W et 1000mAh.

Les batteries à Sodium

batterie-au-sodium

Au Japon des scientifiques travaillent en ce moment sur un nouveau type de batterie qui n’aura plus besoin du lithium. Ces nouvelles batteries utiliseront du sodium qui est un des éléments les plus répandus sur la planète contrairement au lithium qui lui est plutôt rare – et elles seront jusqu’à sept fois plus efficaces que les batteries conventionnelles.

La recherche sur les batteries à sodium-ion a débuté dans les années 80 afin d’essayer de trouver une alternative plus abordable au lithium. En utilisant du sel, le sixième élément le plus répandu sur la planète, ces batteries coûteront moins chères à fabriquer et nous n’aurons pas besoin de nous inquiéter de l’épuisement des sources de lithium. Avec l’augmentation des voitures électriques ce n’est qu’une question de temps avant que le lithium ne devienne rare et par conséquent très cher. Ces batteries seront en premier lieu commercialisées pour les Smartphones, et dans les 5 à 10 prochaines années pour les voitures et autres appareils équipés de batteries.

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Les batteries au sable

batterie au sable

Cette alternative à la batterie au lithium qui utilise le sable peut réaliser des performances trois fois supérieures aux batteries actuelles.

La batterie reste dotée de la technologie au lithium-ion comme dans tous les Smartphones mais elle utilise des anodes avec du sable au lieu du graphite. Cela signifie que ces batteries seront non seulement trois fois plus performantes mais seront également moins chères, non toxiques et favorables à l’environnement.

Des scientifiques de l’Université de Californie Riverside, se sont concentrés sur le nano silicium pendant un moment mais il se dégradait trop rapidement et il était difficile d’en produire en grande quantité. En utilisant le sable il peut être purifié, réduit en poudre puis ajusté avec du sel et du magnésium avant d’être chauffé pour enlever l’oxygène ce qui permet de produire du silicium pur. La porosité et la tridimensionnalité augmentent les performances et, potentiellement, la durée de vie de ces batteries. 

La batterie organique

batterie organique

L’avenir des batteries pourrait être dans les batteries organiques si une découverte récente de MIT arrive à la produire. Les scientifiques ont créé une batterie organique d’écoulement qui coûte seulement $27 par kilowatt-heure comparé aux batteries en métal à $700 par killowatt-heure – soit une économie de près de 97%.

En utilisant des molécules de quinone, qui sont quasi identiques à celles trouvées dans la rhubarbe, une batterie a été fabriquée. Elle est aussi efficace que les batteries au métal et pourrait également être fabriquée à grande échelle.

Une batterie Rayden au double carbone

La firme Power Japan Plus a mis au point en 2014 la batterie Rayden au double carbone. Elle a non seulement une durée de vie plus longue et charge plus rapidement que les batteries au lithium mais elle peut être fabriquée dans les mêmes usines que celles qui fabriquent les batteries au lithium.

Les batteries utilisent le carbone ce qui implique qu’elles sont plus viables et favorables à l’environnement que les batteries actuelles. Cela implique également que ces batteries chargeront vingt fois plus rapidement que les batteries à ion de lithium. Elles seront également plus résistantes avec une durée de vie de 3000 cycles, et elles sont plus sûres avec un risque inférieur d’incendie ou d’explosion.

La firme Japonaise a indiqué qu’elle commencera à produire 18650 cellules de Ryden dans un premier temps. Si tout ce passe bien nous commencerons à voir ces dernières apparaître dans des Smartphones dans un avenir proche. 

Le Meridiist Infinite de TAG HEUER et son écran photovoltaïque

infinite batterie

La marque Heuer a dévoilé une nouvelle version de son téléphone de luxe de Meridiist qui utilise l’énergie solaire.

Le cristal de Wysips qui est un composant photovoltaïque transparent est placé entre l’écran et l’écran d’affichage à cristaux liquides. Il est invisible à l’oeil nu mais la couche mince de cellules va se charger automatiquement une fois exposée à la lumière du soleil ou à la lumière artificielle. Elles actionnent alors la batterie. Le Meridiist infinite a été fabriqué en édition limitée, malheureusement.

La batterie à son

batterie a son

Des chercheurs du Royaume-Uni ont fabriqué un téléphone qui peut se charger en utilisant les bruits ambiants.

Le smartphone a été construit en utilisant un principe appelé l’effet piézoélectrique. Les nanogenerators qui on été crées brassent les bruits ambiants et le transforment en courant électrique. Le téléphone peut être mis en tension à partir du bruit ambiant présent autour de nous tout le temps.

Les nanorods sont si efficaces qu’elles perçoivent la voix humaine, ainsi les utilisateurs de smartphone pourraient réellement recharger le téléphone pendant qu’ils parlent. Ce qui entrainera peut-être un regain d’appels téléphoniques au détriment de l’utilisation de messages.

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Les Batteries activées par l’urine

La Fondation Bill Gates finance l’avancée dans la recherche du Laboratoire Bristol Robotic qui a découvert des batteries qui peuvent être actionnées par l’urine. Les scientifiques ont montré qu’elles étaient capables de charger un smartphone. Mais comment fonctionne-t-il ?

Utilisant une pile à combustible microbienne, les micro-organismes captent l’urine, la décomposent et produisent de l’électricité – pour faire simple.

L’urine passe via des tubes par un nombre important de cellules permettant de charger entièrement un téléphone. Le système crée de l’électricité et rejette également une version décomposée des déchets dont il est facile de se débarrasser car ces déchets ne sont pas nocifs pour l’environnement.

Alors que Bill Gates travaille à révolutionner les toilettes nous attendons avec impatience que le trône de porcelaine devienne bientôt une source d’énergie pour la maison.

La batterie à l’air et à l’aluminium qui permet de parcourir 2000 km en une seule charge

batterie externe voiture

Une expérience a montré qu’une voiture était parvenue à rouler sur 2000 km sans recharger sa batterie. Le secret de cette performance est dû à un nouveau type de batterie dotée d’une technologie couplant air et aluminium. Celle-ci emploie l’oxygène naturel présent dans l’atmosphère pour remplir sa cathode. Elle est donc plus légère que les batteries lithium-ion qui sont elles, remplies de liquide et permet d’augmenter la distance parcourue par une voiture.

Les batteries air-aluminium se vident en transformant le métal en hydroxyde d’aluminium qui peut alors être réutilisé pour fabriquer de nouvelles batteries. Ce qui conduit à changer les batteries après quelques mois. Mais comme elle est beaucoup plus légère et moins chère que les batteries actuelles elle devrait permettre de parcourir des milliers de kilomètres tout en restant abordable.

Au vu des sommes investies par l’industrie automobiles pour le développement de nouvelles batteries, nous pourrions voir apparaître cette batterie sous nos capots dans peu de temps.

Le chargeur solaire transparent de Alcatel

Alcatel a présenté une démo d’un téléphone portable avec un panneau solaire transparent situé au-dessus de l’écran qui permettrait aux utilisateurs de recharger leur téléphone en l’exposant au soleil.

Bien qu’il risque de ne pas être disponible dans le commerce avant un petit moment, la société espère qu’elle détient là un moyen sûr de résoudre le problème de manque de batterie. Le téléphone fonctionnera avec la lumière du soleil et toutes les lumières standards.

StoreDot charge des mobiles en 30 secondes

batterie storedot

Le chargeur de StoreDot, qui fonctionne avec les smartphones actuels a été développé par l’entreprise StoreDot, une start-up née du département de nanotechnologie de l’université de Tel Aviv.

Une démo a été faite en utilisant le Samsung Galaxy S4 avec une batterie standard.

Une recharge ultra-rapide a pu être réalisée en utilisant la technologie développée par StoreDot. Celle-ci utilise des semi-conducteurs biologiques faits à partir des composés organiques naturels fréquents que sont les peptides – des chaînes courtes d’acides aminés – qui sont les molécules constitutives des protéines. Ils sont comparables à ceux employés par les body builders pour prendre de la masse rapidement.

StoreDot prévoit également de sortir un chargeur externe capable de recharger complètement une voiture électrique en trois minutes seulement.

La batterie StoreDot coûtera autour de £20 et devrait arriver sur le marché en 2017.

Batteries actionnées par la rosée du matin

Le développement de cette batterie en est encore à ses débuts, mais les scientifiques du MIT ont trouvé un moyen de produire de l’énergie avec de l’eau de la rosée. Le dispositif utilise des plaques de métal fines intercalées pour produire de l’énergie à partir de la rosée présente dans l’air ambiant.

Les essais initiaux ont produit de petites quantités d’énergie, à 15 picowatts, ou trillions d’un watt. Mais ceci peut être facilement amélioré, assure le postdoc Nenad Miljkovic qui dirige le projet, pour produire au moins 1 microwatts.

Bien évidemment cette petite quantité d’énergie ne va pas remplacer votre chargeur, ou gardez votre téléphone allumé toute la journée, mais elle pourra être utile dans des régions isolées où aucune autre source d’énergie n’est disponible et où le temps de recharge ne pose pas de problème. Un chargeur de la taille d’un couvercle de glacière devrait pouvoir charger entièrement un téléphone en 12 heures.

uBeam pour recharger avec de l’air

L’uBeam utilise les ultrasons pour transmettre de l’électricité. Cette électricité est transformée en ondes sonores qui vont être transmises et reconverties en électricité lorsqu’elles arrivent sur l’appareil de destination. Le concept d’uBeam a été découvert par une jeune diplômée d’astrobiologie de 25 ans. Elle a fabriqué le compagnon qui permettra de charger des gadgets avec de l’air en utilisant une plaque de métal épaisse de 5mm. Les appareils à recharger auront juste besoin d’un mince récepteur qui doit être ajouté afin de recevoir la charge.

Lumopack charge un iPhone 6 en 6 minutes

batterie lumopack

Le Lumopack est une batterie portable au rechargement rapide. La batterie peut charger complètement un iPhone 6 en seulement 6 minutes. Le Lumopack, de la marque Lyte, se recharge entièrement en 30 minutes grâce à son taux de charge à 140W, soit le double de son plus proche concurrent.

Le Lumopack est disponible depuis le mois de mars au prix de $90.

Le pouvoir de la peau

Utilisant l’énergie libérée par friction, un dispositif qui peut capter l’électricité produite par la peau a été crée. Résultat une simple pression du doigt sur la peau permet d’allumer 12 ampoules LED. Nous n’aurons peut être plus besoin dans un avenir proche de batteries portables ou de gadgets intelligents.

Mais alors comment fonctionne-t-il ? Une électrode en film d’or de 50nm est utilisée pour capter le courant. Le film d’or se situe au-dessous d’une couche de silicone composée de milliers de minuscules piliers qui ofrent ainsi une surface de contact plus large, ce qui permet de créer plus de frottement. Puisque la peau est l’une des couches triboélectriques le dispositif a une petite taille.

Les scientifiques ont déjà montré un appareil portable qui utilise le dispositif et on espère pouvoir l’utiliser avec tous les gadgets.

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La batterie flexible

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Une équipe de l’université de l’Etat d’Arizona a sorti une batterie flexible utilisant l’art japonais antique de Kirigami.

Les smartwatches vont pouvoir utiliser une batterie flexible sur sangle pour augmenter leur autonomie en gardant une taille réduite. On peut même imaginer que dans le futur cette batterie flexible pourrait être la solution idéale pour alimenter les gadgets intelligents qui surveillent notre santé.

Les scientifiques sont malgré tout parvenus à actionner une Samsung Gear 2 utilisant une bande flexible contenant la batterie. La bande était assez extensible pour s’étendre du poignet au biceps, et se rétracter, sans éteindre la Smartwatch.

La clé est que cette batterie emploie une technologie actuelle et change juste la manière dont elle est développée. Pour cette raison elle pourrait être fabriquée en série dès aujourd’hui.

La batterie Alfa fonctionne à l’eau et a une autonomie de 14 jours

Une révolution annoncée avec l‘apparition des batteries aluminium-air laisse entrevoir dans l’avenir la sorite de la batterie Alfa qui a une capacité 40 fois supérieure aux batteries à lithium-ion.

Cette batterie pourra se recharger simplement en étant recouverte d’eau, que ce soit avec de l’eau salée ou de l’eau normale. Son autonomie dépasse 14 jours entiers, selon ses créateurs, Fuji Pigment, elle sera disponible dans le courant de l’année.

On s’attend à voir ces batteries apparaître en premier lieu dans les voitures. Imaginez des stations de rechargement situés à chaque point d’eau. Si tout va bien les mobiles seront les prochains appareils à s’équiper en batterie Alfa.

Sachez qu’une :

  • Batterie aluminium-air a une capacité de 8 100W/kg, une batterie à
  • Batterie lithium-ion en détient 120-200Wh/kg mais la
  • Batterie en lithium-air renferme une capacité de 11,400Wh/kg

Cependant, malgré ces capacités annoncées, on ne sait pas encore quand elles seront disponibles.

Le graphite en aluminium effectue une charge complète en une minute

batterie en aluminiun ion

Les scientifiques de la Stanford University ont développé une batterie en graphite d’aluminium qui pourrait charger complètement un smartphone en une minute.

Leur batterie en graphite d’aluminium est flexible, résistante et permet une recharge très rapide.

Le seul inconvénient est qu’elle a une capacité correspondant à la moitié de la puissance d’une batterie actuelle au lithium, mais avec une recharge complète en une minute c’est un problème secondaire.

La batterie solide

batterie solide

Les scientifiques du MIT, travaillant en collaboration avec Samsung, ont découvert les batteries solides qui sont plus performantes que les batteries actuelles au lithium. Ces batteries sont plus sûres, plus résistantes et offrent plus de puissance.

Les batteries actuelles utilisent un liquide d’électrolyte pour transporter les particules chargées entre les deux électrodes. C’est ce liquide qui est inflammable et qui dégrade la batterie, limitant sa durée de vie.

Selon le rapport de MIT ces nouvelles batteries pourront être chargées sur des centaines de milliers de cycles avant de se dégrader. Elles pourraient également améliorer de 20 à 30% la densité d’énergie, ce qui se traduit par beaucoup plus de charges pour les appareils mobiles. Sachant qu’elles ne sont pas inflammables, elles seront idéales pour les voitures électriques.

Les batteries en mousse

L’avenir des batteries est dans la 3D. Prieto est la première société à tester cette technologie avec sa batterie en substrat de mousse de cuivre.

Ces batteries seront non seulement plus sûres grâce à l’absence d’électrolyte inflammable, mais elles auront également :

  • Une durée de vie plus longue,
  • Un rechargement plus rapidement,
  • Une densité d’énergie cinq fois plus grande,
  • Moins chères à produire et plus petites que les batteries actuelles.

Prieto veut placer ses batteries d’abord dans de petits articles, comme les gadgets portables. Elle indiquent également que ses batteries peuvent être améliorées pour être utilisées dans des téléphones et peut-être même à l’avenir dans des voitures.

Les batteries au sel

Les batteries de Sodium-ion, ont été utilisées dans des ordinateurs portables après la création d’un prototype par le réseau français des chercheurs et d’industriels appelés le RS2E.

Cette batterie est un standard et peut donc être intégrée dans des ordinateurs et peut même fonctionner sur des voitures comme le Model S de Tesla.

Le procédé de fabrication et de fonctionnement sont secrets mais cette batterie de 6,5 cm peut produire 90 watts/h par kilogramme, la rendant comparable au lithium-ion mais avec une durée de vie de 2000 cycles, qui devrait être améliorée.

Les super micro condensateurs laser

batterie super micro

Les scientifiques de la Rice University ont fait une découverte sur les micros supercondensateurs.

Ils sont pour le moment très chers à fabriquer mais l’utilisation des lasers pourrait bientôt changer la donne.

En effet, ils ont découvert qu’en utilisant des lasers pour brûler des modèles d’électrode en feuille plastique ils arrivaient à abaisser considérablement le coût de fabrication. Ainsi, on obtient une batterie qui peut charger 50 fois plus vite que les batteries actuelles et se décharger plus lentement que les super condensateurs actuels. Ils sont plus resistants et capables de fonctionner après avoir été pliés près de 10000 fois au cours des phases test.

Les batteries de voiture en Graphene

Une société a développé une nouvelle batterie appelée Grabat, qui pourrait offrir aux voitures électriques un champ d’action de près de 800 Km avec une seule charge.

Graphenano, la société derrière le développement, indique que les batteries peuvent être chargées complètement en quelques minutes. Elle peut charger et décharger 33 fois plus rapidement que la batterie à lithium-ion. La décharge est également cruciale pour les voitures qui nécessitent d’immenses quantités d’énergie afin de démarrer rapidement.

La capacité du Grabat 2.3V est énorme avec environ 1000 Wh/kg comparé au courant Ion de lithium qui est de 180 Wh/kg. La bonne nouvelle est que ces batteries devraient être disponibles en 2017.

Pile à combustible pour téléphones et drones

On a développé une nouvelle pile à combustible qui permettra aux téléphones de se charger seulement une fois par semaine et aux drones de rester en vol une heure sans interruption.

Les scientifiques de l’Université Polytechnique de Pohang en Corée du Sud ont pour la première fois combiné une électrolyte en fine couche d’acier inoxydable poreux et des électrodes qui chauffent le moins possible. Ils ont obtenu une batterie plus durable et avec une plus grande autonomie que les batteries à lithium-ion.

Le développement des ces batteries pour les téléphones, les drones et même les voitures est très attendu. Comme il s’agit de la Corée du Sud nous pouvons espérer la voir dans le prochain Galaxy S8 de Samsung.

L’ion de lithium à l’état solide

Les batteries solides offrent traditionnellement plus de stabilité mais au prix de transmissions par électrolytes.

Un article publié par les scientifiques de Toyota font état de leurs tests sur une batterie à l’état solide qui utilise des conducteurs supersonic de sulfure. En faisant ainsi une batterie de qualité supérieure.

La batterie crée peut fonctionner à des capacités élevées pour charger ou décharger totalement en 7 minutes ce qui est totalement adéquat pour les voitures. Son état solide lui confère plus de stabilité et de sécurité que les batteries actuelles. L’unité solide devrait pouvoir fonctionner par – 30°C et à plus de 100°C.

Le recours à l’électrolyte pose encore des problèmes donc ne vous attendez pas à voir un jour apparaitre ces batteries sur des voitures, mais un pas de plus dans la bonne direction pour plus de sécurité et une charge plus rapide.

Piles au magnésium

Les scientifiques ont découvert une manière d’exploiter le magnésium pour les accumulateurs. On a donc des batteries plus petites, plus compactes qui n’auront pas besoin d’être protégées. A long terme cela devrait impliquer les batteries moins coûteuses, plus petites et d’utiliser de moins en moins le lithium-ion. Ne vous attendez pas à voir ces batteries apparaître sur le marché dans un futur proche car ces dernières sont encore en développement.

Batteries en nanofils d’or

nano batterie externe

Les plus grands scientifiques de l’Université d’Irvine en Californie ont fabriqué des batteries en nanofils qui peuvent résister à un nombre important de recharges. Leurs recherches pourraient conduire à découvrir des batteries qui ne meurent jamais.

Les nanofils, mille fois plus fins qu’un cheveu, offrent une grande possibilité pour les futures batteries mais elles se décomposaient toujours en se rechargeant. Cette découverte emploie des nanofils d’or dans un électrolyte de gel pour éviter cette décomposition. Des tests menés sur ces batteries avec 200 000 recharges sur trois mois n’ont montré aucune dégradation des fils, ce qui est encourageant.

Ceci pourrait être le futur des voitures électriques, des vaisseaux spatiaux et des téléphones mobiles qui n’auront plus besoin de batterie neuve.

Chargeur plante de Bioo

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Le Bioo est un pot à fleur qui exploite l’énergie produite lors de la photosynthèse pour charger un appareil, que ce soit une tablette ou un téléphone. La bonne nouvelle est qu’il existe déjà et est disponible à la vente.

Bioo permet de charger deux à trois par jour à 3.5V et à 0.5A par l’intermédiaire d’un port USB qui est habilement déguisé en roche. Le pot utilise les matières organiques produites par réaction de l’eau et des composés minéraux lors de la photosynthèse de la plante. Ceci crée une réaction qui génère assez d’énergie pour charger différents appareils.

Ce n’est que le début, imaginons des forêts entières exploitées de cette façon. Non seulement des villes pourraient être alimentés par une énergie 100% verte mais cela pourrait être une bonne raison de plus pour protéger les plantes et les arbres.

Les batteries au Lithium-air

lithium air batterie

Le lithium-air utilise l’oxygène comme oxydant, plutôt que comme matériau. On obtient alors des batteries qui peuvent être 5 fois moins chères à fabriquer et cinq fois plus légères que les batteries à lithium-ion. De plus elles multiplieraient par cinq l’autonomie des téléphones et des voitures.

Cette découverte a été faite à l’université de Dallas et devrait aider à faire avancer le développement du lithium-air. Bien évidemment, comme dans toute recherche, ceci pourrait encore prendre entre cinq et dix ans avant de se concrétiser.

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