Les bactéries apprennent à produire de l'électricité à partir du fond des plans d'eau

Les sédiments de fond pollués des rivières, des lacs et des zones côtières peuvent devenir non seulement une cible de nettoyage, mais aussi une source d'énergie électrique. Un groupe international de scientifiques a résumé les résultats du développement de la technologie des piles à combustible microbiennes sédimentaires (SMFC). Cette méthode bioélectrochimique permet de transformer la boue polluée au fond des plans d'eau en source d'énergie. Les analyses montrent que ces systèmes ont déjà dépassé le stade du laboratoire, étant capables de traiter les eaux usées avec une efficacité supérieure à 97 % et d'alimenter des capteurs autonomes pendant des années. Rapporté par Ixbt.com rapport .

La technologie est basée sur un processus naturel qui se produit depuis des millions d'années au fond des rivières et des mers. Des micro-organismes qui décomposent les résidus végétaux et animaux vivent dans la couche de boue sans oxygène. Au cours de ce processus, les bactéries libèrent des électrons. Habituellement, cette énergie se dissipe dans l'environnement, mais dans une pile à combustible microbienne, elle peut être collectée et utilisée pour générer un courant électrique. La structure du système est simple : l'anode est placée directement dans la boue où les bactéries sont actives, et la cathode dans l'eau riche en oxygène au-dessus.

L'une des découvertes clés de la dernière décennie a été l'identification de bactéries exoélectrogènes. Des micro-organismes tels que Geobacter sulfurreducens et Shewanella oneidensis ont la capacité de transférer des électrons directement aux électrodes. Ils forment des « nanofils biologiques » uniques qui leur permettent d'exporter la charge électrique hors de la cellule. Cela permet de transformer les sédiments pollués d'un problème environnemental en une source d'énergie.

En plus de produire de l'électricité, les systèmes SMFC obtiennent d'excellents résultats dans l'élimination des métaux lourds et de l'excès de phosphore de l'eau. La combinaison de ces éléments avec des zones humides artificielles est considérée comme une direction prometteuse. Dans ce dispositif, les racines des plantes fournissent des nutriments supplémentaires aux bactéries, tandis que les communautés microbiennes purifient l'eau et maintiennent la santé de l'écosystème. De nouveaux matériaux d'électrode, en particulier le « biochar » dérivé des déchets de bois, augmentent encore l'efficacité du système.

Actuellement, bien que la puissance de tels systèmes dans des conditions naturelles s'élève à quelques dizaines de milliwatts par mètre carré, ce chiffre a dépassé 3 watts dans des dispositifs de laboratoire optimisés. Cela indique que la technologie pourrait devenir un outil important pour réduire les émissions de CO2 et protéger l'environnement à l'avenir. Avec son champ d'application pratique en expansion, cette méthode devrait jouer un rôle significatif dans la résolution des problèmes environnementaux mondiaux dans les années à venir.