Présentation des piles à combustible
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Des piles à combustibles avec des bactéries et des plantes ! Frédéric Barrière et Laure Lapinsonnière Les piles à combustible microbiologiques sont des systèmes bio‐électrochimiques générant du courant électrique grâce à la catalyse des réactions d’électrodes par des micro‐organismes vivants. Il s’agit le plus souvent de bactéries qui s’organisent naturellement en biofilm connecté électriquement à la surface des électrodes. Ces catalyseurs biologiques représentent une alternative séduisante aux catalyseurs chimiques classiquement utilisés dans les piles à combustibles, qui sont souvent chers, toxiques et peu stables. Biofilm bactérien électroactif sur une électrode de graphite À l’anode de la pile à combustible, les bactéries catalysent des réactions d’oxydation de molécules organiques en dioxyde de carbone. Ces réactions sont liées au métabolisme respiratoire bactérien : au lieu de respirer l’oxygène de l’air certaines bactéries peuvent transférer des électrons à un solide tel qu’un oxyde métallique ou une électrode en carbone. Les produits organiques (le combustible de la pile mais aussi la nourriture des bactéries) sont de petites molécules comme des sucres ou des mélanges de polluants contenus dans les eaux usées. Cela permet d’envisager plusieurs applications dans les domaines de l’environnement et de l’énergie. Par exemple la purification des eaux usées à une anode microbienne peut être couplée à la production d’énergie électrique. Une extension de ce concept est en cours au laboratoire dans le cadre du projet européen « Plant Power ». Il s’agit de faire pousser des plantes dans l’anolyte des piles. Cela permet la fourniture in situ de combustible sous forme de molécules organiques photosynthétisées par les plantes et exsudées par leurs racines. Un des avantages est une production d’électricité avec un bilan neutre en carbone. Cette recherche pluridisciplinaire met en jeu des techniques électrochimiques, microbiologiques, de chimie des surfaces et des sciences de l’environnement. Frédéric Barrière est maître de conférences à l’université de Rennes 1, spécialiste d’électrochimie moléculaire, enzymatique et bactérienne. Il est lauréat du prix jeune chercheur en électrochimie de la Société Chimique de France (2011). Laure Lapinsonnière est Ingénieure AgroParisTech et Doctorante soutenue par l’Ademe et la Région Bretagne. Matthieu Picot est ingénieur ENSIL (Limoges) et doctorant en charge du projet européen « Plant Power ». L’équipe est complétée par Irène Nicolas, docteur de l’université de Rennes 1 et associée postdoctorale, spécialiste des porphyrines.
