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Ce n’est pas très nouveau, plusieurs chercheurs ont créé des piles alimentées par des bactéries depuis plusieurs années. Mais le problème est que ces piles ne sont pas très efficaces. Des chercheurs ont trouvé une solution à ce problème en enveloppant des bactéries vivantes dans une couche de polymère conductrice, pour améliorer leurs capacités à générer de l’électricité. Ces résultats ont été publiés dans Angewandte Chemie.

Les bactéries produisent des protons et des électrons

Au début du 20ème siècle, les scientifiques ont connecté les cellules bactériennes avec des électrodes pour produire de l’électricité. Le principe est que si aucun atome d’oxygène n’est présent, le métabolisme des bactéries change pour produire des protons et des électrons, au lieu du dioxyde de carbone et de l’eau. Ces électrons peuvent être utilisés pour générer du courant dans une cellule électrochimique.

Cependant, la densité de puissance de ces piles à combustible microbiennes n’a pas été satisfaisante jusqu’à présent. Une grande partie du potentiel électrochimique de la bactérie est gaspillée, parce que les électrons produits ne sont pas facilement transmis à l’électrode. Pour rendre les bactéries plus conductrices, le professeur Zhang Qichun et ses collègues de l’Université technologique de Nanyang à Singapour, ont exploré l’idée d’enfermer des bactéries dans une coquille d’un polymère conducteur d’électrons appelé polypyrrole.

Cela s’est révélé être un défi car les bactéries enrobées doivent encore être viables pour que la pile à combustible fonctionne. « La modification des cellules bactériennes avec du polypyrrole devrait améliorer la conductivité électrique des cellules bactériennes sans réduire leur viabilité », expliquent les auteurs.

La probactérie Shewanella oneidensis

Les chercheurs ont utilisé des ions de fer comme initiateur oxydant pour polymériser les monomères de pyrrole sur la surface de la bactérie. L’organisme de choix était la protéobactérie, appelée Shewanella oneidensis, connue pour sa tolérance au métal et ses modes de vie aérobies et anaérobies.

Toujours vivantes et actives, ces bactéries enrobées ont été testées pour la génération de biocourant avec une anode en carbone. Par rapport à leurs équivalentes non modifiées, elles présentent une résistance 23 fois plus faible (ce qui signifie une conductivité accrue), une augmentation de cinq fois de la production d’électricité et une densité de puissance maximale 14 fois plus élevée dans une pile à combustible microbienne.

De plus, si les bactéries étaient nourries avec du lactate, les auteurs ont observé un courant encore plus fort, ce qui ne s’est pas produit lorsque des bactéries non enrobées ont été utilisées. L’approche de Zhang est une solution remarquable au problème de conductivité d’une anode microbienne.

De meilleures piles à combustible microbiennes

Les auteurs pensent que ce système de revêtement de bactéries vivantes peut ajouter une nouvelle dimension à l’exploration des piles à combustible microbiennes, ainsi que des recherches générales sur la fonctionnalisation de la surface cellulaire bactérienne.

Source : Research Gate