À Athènes, des chercheurs de la Fondation hellénique planchent sur un système bioélectrochimique – des piles à combustible microbiennes – qui utilise des bactéries pour transformer des eaux usées en électricité

Produire de l’énergie renouvelable à partir d’eaux usées. Tel est l’ambitieux projet financé par la Fondation hellénique pour la recherche et l’innovation que des scientifiques grecs mènent à Athènes en collaboration avec des chercheurs britanniques. Ces scientifiques s’attachent à mettre au point des « piles à combustible microbiennes », c’est-à-dire des systèmes bioélectrochimiques qui utilisent des bactéries pour transformer des composés organiques et inorganiques présents dans les eaux usées afin de produire de l’électricité.

L’équipe grecque teste actuellement cette technologie grâce à des fonds tirés d’un prêt que la Banque européenne d’investissement a octroyé à la Fondation hellénique. Ce sont des procédés innovants comme celui-ci qu’il faudra pour atteindre les objectifs internationaux en matière de lutte contre les changements climatiques.

Le projet, qui réunit des chercheurs de différents domaines dans l’optique de relever des défis scientifiques et technologiques de taille, associe trois universités :  l’université technique nationale d’Athènes, la faculté des sciences de l’université nationale et capodistrienne d’Athènes et le centre de bioénergie de l’université de l’Ouest de l’Angleterre, à Bristol.

« Toutes les initiatives prises pour élaborer et mettre en œuvre des stratégies relatives à la valorisation des ressources, à la production d’énergie renouvelable ou à une utilisation plus efficace des ressources existantes revêtent une grande importance », déclare Asimina Tremouli, chercheuse au sein du département Synthèse et mise au point de procédés industriels à la faculté de génie chimique de l’université technique nationale d’Athènes, qui dirige le projet.

Au début du projet, les chercheurs enregistraient des pertes électrochimiques qui limitaient la performance globale du système. Ils s’emploient maintenant à introduire de nouveaux matériaux afin de réduire les coûts de mise en œuvre.

Le nouveau modèle représenterait une option durable pour le remplacement du traitement des eaux usées et contribuerait à réduire la pollution.

Qu’entend-on par « pile à combustible microbienne » ?

Grâce à un prêt de 180 millions d’euros de la Banque européenne d’investissement signé en 2016 et à des fonds de l’État grec, la Fondation hellénique finance une série de propositions de travaux de recherche formulées par de jeunes scientifiques talentueux. 

Voici le fonctionnement d’une pile à combustible microbienne.

La pile se compose d’une anode et d’une cathode, séparées physiquement par une membrane. Les micro-organismes se trouvant dans l’anode oxydent les substances organiques sous-jacentes présentes dans les eaux usées, libérant ainsi des protons et des électrons dans leur processus de respiration anaérobie. Les protons traversent la membrane pour rejoindre l’électrode de la cathode et les électrons empruntent le circuit externe, produisant ainsi un flux de courant électrique.

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L’équipe pluridisciplinaire s’efforce actuellement d’optimiser une pile à combustible microbienne à haut rendement, qui pourrait être reproduite de manière à créer un empilement de piles.  Asimina Tremouli les appelle des « empilements intelligents », du fait d’une caractéristique unique qui empêche la tension de s’inverser, ce qui arrive souvent lorsque que l’on connecte des dispositifs électroniques. Cet empilement intelligent permettrait de donner une envergure supérieure à la technologie et, éventuellement, de la commercialiser à grande échelle. Cette évolution pourrait être accomplie grâce à la mise en commun de compétences de haut niveau apportées par l’université technique nationale d’Athènes (pour ses modèles et matériaux innovants), la faculté des sciences de l’université nationale et capodistrienne d’Athènes (pour ses matériaux) et l’université de l’Ouest de l’Angleterre (pour ses matériaux et ses stratégies d’empilement).

Oubliez les combustibles fossiles.

Les résultats des nouvelles piles à combustible sont plutôt prometteurs et la technologie, dont la phase d’essai devrait se terminer dans les cinq ans à venir, pourrait être intégrée dans des stations de traitement des eaux usées existantes ou fonctionner sous la forme de centrales électriques autonomes. Elle pourrait également être à la base de systèmes décentralisés dans des zones isolées qui ne sont pas raccordées aux réseaux d’assainissement municipaux ou dans des zones faiblement peuplées comptant moins de 2 000 habitants, dans lesquelles les infrastructures électriques sont souvent insuffisantes.

En plus de réduire le recours aux combustibles fossiles, ces options décentralisées permettraient de stimuler l’économie à l’échelon local et de créer des emplois.