Piles bactériennes : principe, origine et applications
Piles bactériennes : de l’énergie propre avec de l’eau sale

2.1 Principe de fonctionnement

Les piles bactériennes sont des systèmes électrochimiques constitués de deux électrodes, deux matériaux conducteurs, reliées à l’extérieur par un circuit électrique. La première électrode est une anode installée dans un compartiment anaérobie, au fond des eaux usées, là où il y a peu d’oxygène et où se développent naturellement des bactéries anaérobies. Ces bactéries adhèrent spontanément à la surface de cette anode pour former un biofilm, une structure bactérienne complexe et robuste. Les bactéries du biofilm se nourrissent de la matière organique présente dans les eaux usées en les oxydant. Cette réaction d’oxydation transforme ces déchets en dioxyde de carbone qui est libéré dans l’atmosphère terrestre.

Parmi les bactéries présentes dans le biofilm, les bactéries électroactives sont capables d’utiliser l’anode comme accepteur final des électrons de leur chaîne respiratoire anaérobie, le processus cellulaire permettant de produire leur énergie métabolique. Par la suite, les électrons transmis à l’anode empruntent le circuit électrique reliant l’anode à la seconde électrode, la cathode. Ce flot d’électrons génère l’énergie électrique qui peut être exploitée. Sur la cathode installée dans un compartiment aérobie, les électrons servent généralement à réduire le dioxygène de l’air. Le compartiment anaérobie (anodique) est relié au compartiment aérobie (cathodique) par une membrane échangeuse d’ions ou un pont salin dans le cas des piles bactériennes à deux compartiments (figure 1 a). Dans le cas de cathode à air, celle-ci est directement en contact avec le compartiment anodique d’un côté et l’air extérieur de l’autre (figure 1 b).

2.2 Premiers pas vers une nouvelle biotechnologie

Le tableau 1 résume les dates importantes qui ont marquées le développement de la technologie des piles bactériennes....