Biocatalyse enzymatique (biofuel cells)
Piles à combustible utilisant des enzymes et des biofilms comme catalyseurs

De nombreuses équipes de recherche travaillent sur les piles à enzymes  ; il s'agit le plus souvent d'enzymes permettant l'oxydation du substrat de l'enzyme pris comme combustible dans le compartiment anodique et la réduction de l'oxygène dans le compartiment cathodique. L'un des points clés concerne la fixation des enzymes sur les électrodes (piégeage dans une matrice de polymères conducteurs, liaison covalente avec le site actif de l'enzyme intégrant un composé médiateur, adsorption couche par couche, etc.).

Différentes classes d'oxydoréductases sont utilisées telles que les oxydases ou les hydrogénases pour l'oxydation, ou les laccases et peroxydases pour la réduction. Elles nécessitent l'utilisation d'outils moléculaires pour établir un transfert électronique efficace entre les sites actifs des enzymes et les électrodes. Ces techniques sont généralement relativement sophistiquées, difficiles à mettre en œuvre, et donc coûteuses, surtout pour de grandes surfaces d'électrodes. De plus, les surfaces ainsi modifiées ne restent souvent actives que peu de temps. Les piles enzymatiques sont donc pour l'instant plutôt destinées à des niches spécifiques comme la bioélectronique ou les systèmes médicaux implantables .

Le modèle enzymatique issu de la biocorrosion que nous avons appliqué aux aciers inoxydables concerne, pour l'heure, la catalyse de la réduction de l'oxygène. Elle présente un double intérêt :

• elle concerne la réaction qui est le plus souvent limitante dans les piles à combustible ;

• sa mise en œuvre ne nécessite pas d'étape de fixation des enzymes sur la surface des électrodes.

Sans doute une certaine adsorption de la protéine sur l'acier inoxydable se produit-elle et améliore-t-elle l'efficacité de la catalyse, mais cette phase se réalise sans avoir recours à des outils particuliers, malheureusement d'ailleurs pour la tenue des aciers inoxydables en eaux naturelles. C'est donc une utilisation aisée de la biocatalyse enzymatique qui est proposée et a été testée côté cathodique.