Abstrait

Piles à combustible microbiennes : une aubaine ou un fléau

Priyanka Behera

Les piles à combustible microbiennes utilisent les glucides résiduels comme combustible. Elles ont la propriété de ne pas utiliser de catalyseur ou de membrane échangeuse de protons et sont donc respectueuses de l'environnement pour le traitement des déchets. Les piles à combustible biologiques convertissent l'énergie chimique directement en énergie électrique. Elles sont légères car elles fonctionnent dans des conditions très douces telles que la température ambiante, la pression et des catalyseurs peu coûteux, c'est-à-dire des micro-organismes ou des enzymes. La cellule utilise des boues de fumier dans le compartiment anodique et des solutions salines aqueuses contenant de l'oxygène dissous. La position de l'anode et de la cathode influence fortement les performances énergétiques de la pile à combustible. Il existe deux types de piles à combustible microbiennes, à savoir les piles à combustible à médiation et les piles à combustible sans médiateur. Les densités de puissance maximales obtenues avec la cellule étaient de 4,21 W/m2. Les chercheurs ont également signalé une pile à combustible à médiation utilisant une bactérie de yaourt et du bleu de méthylène comme médiateur. Une densité de puissance maximale de plus de 13 W/m2 est générée. Les biofilms anodiques enrichis ont généré des densités de puissance allant jusqu'à 6,9 W/m2. Un inconvénient des enzymes redox dans les MFC est qu'elles ne peuvent pas participer au transfert direct d'électrons avec des supports conducteurs, c'est pourquoi on utilise des médiateurs pour la connexion électrique du biocatalyseur et de l'électrode. Plusieurs méthodes sont utilisées pour fonctionnaliser la surface de l'électrode avec des couches constituées d'enzymes redox, d'électrocatalyseurs et de biocatalyseurs qui favorisent la transformation électrochimique à l'interface de l'électrode. Les micro-organismes qui nécessitent un médiateur n'ont pas de protéines de surface électrochimiquement actives pour transférer des électrons à l'électrode anodique. Les MFC qui n'utilisent pas de médiateur nécessitent davantage de glucides pour fonctionner. Les bactéries réductrices de métaux, par exemple la famille Geobacteraceae et le genre Shewanella, sont principalement utilisés pour ce type de pile à combustible sans médiateur.