Perspectives
Piles à combustible utilisant des enzymes et des biofilms comme catalyseurs

4.1 Mise en perspective des recherches

Les piles à combustible microbiennes utilisent des bactéries naturellement fixées sur les électrodes comme catalyseurs des réactions électrochimiques. À l'anode, les bactéries assurent le transfert direct vers l'électrode des électrons issus des composés carbonés qu'elles oxydent (acétate, lactate, sucres...) . Certains auteurs se risquent à dire que ces bactéries anodophiles « respirent » l'anode, c'est-à-dire qu'elles sont aptes à connecter leur métabolisme respiratoire sur une électrode solide. Il a été démontré que des consortia bactériens électrocatalytiques peuvent se former sur des anodes de graphite immergées dans de nombreux environnements qui possèdent une écologie microbienne riche (sédiments marins, compost, stations d'épuration des eaux, effluents agroalimentaires...). Les « bioanodes » obtenues se montrent capables d'utiliser comme combustible une grande variété de matières organiques de très faible coût, voire des déchets. De nombreux travaux visent en conséquence le développement de piles qui, couplant la production électrique au traitement de déchets ou d'eaux usées, assureraient l'autonomie énergétique des stations d'épuration tout en diminuant le temps de traitement et les quantités de boues rejetées . Il faut souligner que ces équipes ne travaillent que sur la mise au point des anodes et ne proposent pas encore de solution durable pour augmenter l'efficacité des cathodes. Des cathodes chargées en platine sont souvent utilisées ou bien le dioxygène est remplacé par des réactifs tels l'hexacyanoferrate de potassium.

Contrairement aux avancées réalisées sur la compréhension des processus microbiens anodiques, le mécanisme d'action des biofilms sur la cathode n'est pas encore élucidé. Les trois équipes de Toulouse, Gênes et Saclay continuent de collaborer pour progresser sur cette réaction cathodique biocatalysée que ce soit dans le projet de l'Agence nationale de la recherche (ANR) intitulé « Bactériopile » dont l'un des objectifs est de construire un démonstrateur, ou dans le programme européen « Electrochemically Active Biofilms » du 6^e PCRDT (Programme cadre de la recherche technologique) dont l'un des objectifs est de déchiffrer le/les mécanisme(s) des bactéries actives électrochimiquement.

Depuis...