Présentation

Article interactif

1 - CONTEXTE

2 - PILES BACTÉRIENNES : PRINCIPE, ORIGINE ET APPLICATIONS

3 - PRODUCTION D’ÉNERGIE ET TRAITEMENT DES EAUX USÉES AVEC LES PILES BACTÉRIENNES

4 - DU LABORATOIRE À LA STATION D’ÉPURATION

5 - PERSPECTIVES ET ÉVOLUTIONS

6 - NOTATIONS

Article de référence | Réf : IN406 v1

Perspectives et évolutions
Piles bactériennes : de l’énergie propre avec de l’eau sale

Auteur(s) : Naoufel HADDOUR

Date de publication : 10 nov. 2021

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Version en anglais En anglais

RÉSUMÉ

La réduction de la consommation énergétique des stations de traitement des eaux usées urbaines et industrielles est un réel enjeu pour le développement de la ville durable du futur. Cet article traite de la technologie des piles bactériennes qui pourrait aider les stations de traitement à devenir autosuffisantes en énergie. Le principe de fonctionnement et les premiers pas de développement de cette technologie émergente sont décrits. La production d’énergie électrique à partir des eaux usées et le potentiel d’exploitation des piles bactériennes dans les stations de traitement sont ensuite développés, avant de conclure sur les perspectives qu’offre cette nouvelle technologie.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Bacterial batteries: clean energy with dirty water

Reducing the energy consumption of urban and industrial wastewater treatment plants is a real issue for the development of the future sustainable city. This article discusses bacterial battery technology that could help treatment plants become self-sufficient in energy. The principle of operation and the first development steps of this emerging technology are described. The production of electrical energy from wastewater and the potential for exploiting bacterial batteries in treatment plants are then developed, before concluding on the prospects offered by this new technology.

Auteur(s)

  • Naoufel HADDOUR : Maître de conférences - Laboratoire Ampère, Ecole Centrale de Lyon, Ecully, France

INTRODUCTION

Points clés

Domaine : Traitement des eaux

Degré de diffusion de la technologie : Émergence

Technologies impliquées : Piles bactériennes

Domaines d’application : Traitement de l’eau, valorisation des déchets, énergie renouvelable

Contact : [email protected]

Les usines de traitement des eaux usées consomment de grandes quantités d'énergie qui sont principalement achetées sur le réseau, ceci alors même que les eaux usées contiennent plus d’énergie sous forme chimique que nécessaire à leur propre traitement. Le potentiel énergétique des eaux usées peut être judicieusement exploité par de nouvelles technologies telles que les piles bactériennes pour réduire la consommation énergétique des stations de traitement. En effet, ces dernières peuvent assurer la conversion directe de la matière organique présente dans les eaux usées en électricité en utilisant des bactéries comme biocatalyseurs. Cette technologie innovante suscite un intérêt croissant depuis les années 2000 et présente un fort potentiel qui pourrait aider à limiter les coûts d’exploitation des stations d’épuration et même conduire à des stations au bilan énergétique positif.

Cet article présente la technologie des piles bactériennes appliquée au traitement des eaux usées dans les stations d’épuration. L’article aborde les principes théoriques et les pratiques de cette technologie et compare ses performances à des technologies concurrentes. La méthodologie à suivre, dans la mise en œuvre depuis l’échelle laboratoire jusqu’à l’échelle industrielle, est également présentée en exposant les architectures des réacteurs et les matériaux utilisés. Des exemples de pilotes industriels sont mentionnés illustrant les différentes options de mise en œuvre avec les coûts engendrés. Enfin, les perspectives d’évolution de cette technologie sont abordées dans un contexte d’une nouvelle génération de stations d’épuration.

Le lecteur trouvera en fin d’article un tableau des notations utilisées.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

water treatment   |   energy   |   wastewater   |   bacteria

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-in406

CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :

Accueil Ressources documentaires Procédés chimie - bio - agro Bioprocédés et bioproductions Biotech industrielles pour la chimie et l’énergie Piles bactériennes : de l’énergie propre avec de l’eau sale Perspectives et évolutions

Accueil Ressources documentaires Environnement - Sécurité Métier : responsable environnement Innovations en énergie et environnement Piles bactériennes : de l’énergie propre avec de l’eau sale Perspectives et évolutions

Accueil Ressources documentaires Innovation Innovations technologiques Innovations en énergie et environnement Piles bactériennes : de l’énergie propre avec de l’eau sale Perspectives et évolutions

Accueil Ressources documentaires Environnement - Sécurité Technologies de l'eau Procédés de traitement des eaux potables, industrielles et urbaines Piles bactériennes : de l’énergie propre avec de l’eau sale Perspectives et évolutions

Accueil Ressources documentaires Procédés chimie - bio - agro Chimie verte Gestion durable des déchets et des polluants Piles bactériennes : de l’énergie propre avec de l’eau sale Perspectives et évolutions


Cet article fait partie de l’offre

Ressources énergétiques et stockage

(189 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation
Version en anglais En anglais

5. Perspectives et évolutions

Actuellement, les coûts d’investissement de la technologie des piles bactériennes limitent leur intérêt économique et leur déploiement. Le développement de matériaux d’électrodes et de membranes échangeuses d’ions à faibles coûts et à hautes performances est l’un des facteurs clés du déploiement à grande échelle de cette technologie. Les développements en cours concernent la mise au point de nouveaux matériaux biosourcés ayant des coûts de production réduits et une faible empreinte carbone. Le biochar semble être une solution intéressante à explorer dans l’élaboration des électrodes des piles bactériennes. Ce matériau est un sous-produit de la pyrolyse de différents résidus de biomasse (déchets agricoles et forestiers, déchets solides municipaux…), obtenu en même temps que du biocarburant avec un bilan carbone négatif . Il est possible d’activer le biochar pour le rendre conducteur (e-biochar) et l’utiliser comme matériau d’électrodes. Plusieurs études ont porté sur l’utilisation du e-biochar dans la mise en place des anodes des piles bactériennes, ainsi que dans la mise en place des catalyseurs . L’utilisation de l’argile comme matériau pour la fabrication des membranes est également une voie prometteuse pour la réduction des coûts ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :

Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.

Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.

Obtenez CerT.I., la certification
de Techniques de l’Ingénieur !
Acheter le module

Cet article fait partie de l’offre

Ressources énergétiques et stockage

(189 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Perspectives et évolutions
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - PAITIER (A.), MOREL (H.) -   Etude de la mise à l’échelle des piles à combustible microbiennes : collecteurs de courant et hydrodynamique,  -  2017, [Online]. Available: http://www.theses.fr/2017LYSEI107/document.

  • (2) - SHIZAS (I.), BAGLEY (D.M.) -   Experimental Determination of Energy Content of Unknown Organics in Municipal Wastewater Streams,  -  J. Energy Eng., vol. 130, no. 2, pp. 45-53, 2004, doi: 10.1061/(asce)0733-9402(2004)130:2(45).

  • (3) - BERNARD (C.), E. D. N, AUTOMATIQUE (É.) -   Thèse de doctorat de l’ université de Lyon Alexiane Godain Etude de l’activité électrocatalytique des biofilms microbiens en fonction des forces d’adhésion pour l’optimisation des performances des biopiles,  -  vol. 160 (2018).

  • (4) - HASSANZADEH (H.), MANSOURI (S.H.) -   Efficiency of ideal fuel cell and Carnot cycle from a fundamental perspective,  -  Proc. Inst. Mech. Eng. Part A J. Power Energy, vol. 219, no. 4, pp. 245-254, 2005, doi: 10.1243/095765005X28571.

  • (5) - POTTER (M.C.) -   Electrical...

NORMES

  • Qualité de l’eau – Détermination de la demande chimique en oxygène (DCO) (Indice de classement : T90-101). - NF T90-101 - février 2001

1 Réglementation

Loi n° 83-634 du 13 juillet 1983 portant droits et obligations… (version consolidée du 3 mars 2002).

Décret n° 2000-44 du 13 janvier 2000 portant… (version consolidée au 5 octobre 2007) JO n° 11 du 14 janvier 2000 page 369 NOR : FPPA9910013D.

HAUT DE PAGE

2 Brevets

Production d’un biofilm sur électrode pour biopile, électrode et biopile obtenues WO2009153499 A3.

HAUT DE PAGE

3 Annuaire

Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)

– Développeur de réacteurs à base de piles bactériennes (Electrogenic BioReactor)

Fluence

http://www.fluencecorp.com

– Fournisseur de matériels électrochimiques

Origalys

https://www.origalys.com/

ElectroCell

http://www.electrocell.com

Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)

International Society for Microbial Electrochemistry and Technology (ISMET)

http://www.is-met.org

International Water Association (IWA)

http://www.iwa-network.org...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Ressources énergétiques et stockage

(189 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire

QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE

1/ Quiz d'entraînement

Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

2/ Test de validation

Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Ressources énergétiques et stockage

(189 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS