Présentation des piles à combustible

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.!!
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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.!
Biofilm'bactérien'électroactif'
sur'une'électrode'de'graphite'