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Une pile microbienne à plantes pour l'électricité de demain? | Fuel cell, Plants, Power plant
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traitement des effluents industriels et agricoles. autonomie énergétique avec une redondance économique. valorisation des déchets. production d'énergie Date 2014 Contribution1 Y. M. Azri *, I. Tou, M. Sadi et Y. Bouzidi, Production D'électricité Verte Via Une Plante Vivante "watsonia Sp" Dans La Pile À Combustible Microbienne. Revue des Energies Renouvelables Vol. 18 N°1 (2015) 63 – 70. Contribution2 Insaf TOU, Mounia AZRI, Meriem SADI, Nourredine Yassaa: 3rd International Symposium on Green Chemistry (ISGC-2015), May 3-7, 2015. La Rochelle- FRANCE, « Photosynthetic P-MFC for solar energy conversion into electricity. Brevet1 - Brevet2 Domiciliation CDER Equipe/projet Biopile Porteur Azri Mounia E-mail y. azri@cder. dz Membres Azri Mounia, Tou Insaf, Sadi Meriem, Yassaa Nourreddine Schéma de la pile à combustible microbienne à plante Prototype expérimental de la pile à combustible microbienne à plante
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Les plantes ont recours à la photosynthèse pour fabriquer des sucres à partir d'eau, de gaz carbonique (CO2) et de lumière. Or, 40 à 70% de ces sucres ne sont pas utilisés par ces organismes. Ils sont donc rejetés dans l'environnement par les racines, pour le plus grand plaisir des bactéries du sol. Celles-ci dégradent ces composés pour se fournir en énergie. C'est sur cette étape que les chercheurs ont décidé d'agir. Une pile microbienne alimentée par des plantes Des végétaux ont été mis en culture dans un milieu contenant des micro-organismes. En dégradant les exsudats (les sucres libérés), ces bactéries produisent du CO2, des protons (H+) et des électrons récupérables par une anode placée à proximité des racines. La cathode est quant à elle fixée à l'intérieur d'un second compartiment séparé du premier par une membrane perméable aux protons. La différence de potentiel entre les deux milieux engendre un courant électrique. Au final, les protons arrivés dans le second compartiment par diffusion vont réagir avec des molécules de dioxygène (O2) et des électrons issus de la cathode pour former de l'eau (H2O).
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Du sucre de l'organisme pour produire du courant Les avancées dans ce domaine se multiplient, et notamment pour des applications biomédicales. Des chercheurs de Grenoble et de Bordeaux ont réussi à mettre au point, en 2010, une pile uniquement alimentée par le glucose de l'organisme. Ce dispositif de quelques millimètres fait réagir l'oxygène et le sucre, présents dans le liquide physiologique du corps. C'est cette réaction qui génère des électrons, utilisés par la pile pour produire du courant. « C'est un procédé totalement naturel basé sur l'oxydation du glucose par l'oxygène, mais qui normalement prend beaucoup de temps… C'est pourquoi, pour faire fonctionner la pile et que l'énergie se forme assez rapidement, on place des catalyseurs sur l'électrode de la biopile: les enzymes », explique Serge Cosnier 2, bio-électrochimiste à Grenoble. En collaboration avec des chercheurs de la faculté de médecine de Grenoble, ils sont les premiers et les seuls à avoir totalement implanté une pile à glucose dans un mammifère.
Serge Cosnier et Philippe Cinquin 3 (co-développeur de la pile) ont d'ailleurs été sélectionnés pour le prix de l'inventeur européen 2014. Une réussite qui ouvre la voie à de nombreuses applications thérapeutiques, et notamment pour l'alimentation des pacemakers. « La pile de pacemaker classique a une quantité d'énergie limitée, au bout de cinq à sept ans elle ne fonctionne plus et il faut opérer le malade pour la remplacer. À l'inverse, la biopile s'alimente continuellement via le sucre de l'organisme. Donc en théorie, tant que la personne est en vie, la pile est inépuisable! », défend le chercheur. La biopile à glucose implantable dans le corps humain, développée par Philippe Cinquin et Serge Cosnier. La durée de vie de cette batterie fait cependant débat auprès des spécialistes. « La question qu'on peut se poser est comment maintenir pendant plusieurs années ce dispositif, sans que les enzymes de la biopile soient dégradées par le corps? rétorque Nicolas Mano 4, chargé de recherche spécialisé dans les biopiles et les biocapteurs.
Shutterstock Créer de la bioélectricité à partir de plantes, c'est le défi que se lance l'entreprise Hollandaise Plant-e en 2015 qui met alors au point une pile microbienne qui permet de produire de l'électricité grâce aux interactions qui s'opèrent entre les racines des plantes et les bactéries du sol. Avec une technologie plus durable et plus respectueuse de l'environnement, sans affecter la croissance de la plante, la bioélectricité par pile microbienne réussit là où la biomasse, pour l'instant, semble plus en difficulté. Un principe novateur Le principe de cette technologie est simple, la pile se nourrit de 70% des matières organiques produites par la photosynthèse que la plante n'utilise pas, excrétée par ses racines. Au cours de ce processus, des électrons sont libérés. Ainsi, en plaçant une anode près des racines ainsi qu'une cathode dans de l'eau, il devient possible de produire de l'électricité. >>> Lire aussi: Les énergies vertes pour relancer l'économie mondiale? Si les quantités d'énergie produites sont encore faibles pour le moment, à grande échelle sur des marais, des rizières, ou des toits, cela pour devenir colossal.