Pile à combustible microbienne : une technologie en émergence pour le traitement des eaux usées et la génération d’électricité.

Le projet consiste à étudier un système de traitement des eaux usées riches en matières organiques et basé sur les Piles à Combustibles Microbiennes (PACMs). Les piles à combustible microbiennes (PACMs) sont des systèmes qui assurent la conversion directe de matières organiques en énergie électrique en utilisant des biofilms bactériens comme catalyseur des réactions électrochimiques. Les PACMs offrent ainsi une solution innovante à deux préoccupations contemporaines majeures : développer des systèmes de production d¹énergie durable et intensifier les procédés de traitement des déchets et effluents. 

Objectifs fondamentaux : Avancer dans la compréhension des réactions de catalyse électro-microbienne à l¹échelle du biofilm électro-actif. La dénomination de « biofilms électro-actifs » indique que, contrairement aux études déjà engagées dans la littérature, ce sont les biofilms dans leur totalité et leur complexité qui constitue l¹objet d¹étude et non le réacteur, le micro-organisme ou encore l¹électrode. Ceci implique la prise en compte de nombreux phénomènes couplés, cinétiques électrochimiques et métaboliques, transferts de matière, hydrodynamique, évolution de la structure du

biofilm, etc. Au cours du projet, nous envisageons de réaliser des avancées fondamentales au-delà des connaissances actuelles avant de se lancer dans la conception de prototypes.

Objectifs appliqués : Evaluer le potentiel technico-économique des PACMs pour traiter des effluents réels. La majorité des travaux actuels (environ 4000 articles scientifiques, source WOS 2013) menés en laboratoire n¹utilisent pas d¹effluents aqueux réels mais plutôt des eaux usées synthétiques qui ne reflètent pas du tout la composition ni la diversité des véritables eaux usées. La technologie des PACMs a certes bien avancé ces dernières années mais il manque encore de véritables données quantitatives, sur l¹abattement et la production d¹électricité, obtenues à partir d¹effluents réels. Quelques travaux dans la littérature font déjà état de difficultés à transposer la technologie sur des substrats réels, surtout pour des fonctionnements en continu. Or, les designs de pile ne sont pas réellement optimisés pour des fonctionnements en continu et la gestion de l¹hydrodynamique et de l¹espace inter-électrode sont ces points nullement abordés, Des efforts sur ces points seront engagés au cours du projet.

En outre, les eaux usées et les effluents sont des combustibles très avantageux pour les PACMs. En effet, non seulement ils contiennent une grande quantité de matière organique mais également les bactéries nécessaires à leur dégradation. C¹est ainsi que les déchets organiques liquides et solides, souvent difficiles à traiter, sont désormais une source originale d¹énergie sous diverses formes, et ce, en ayant établi une collaboration étroite entre l¹ingéniosité humaine et certaines aptitudes bactériennes surprenantes.

Partenaires: 

Laboratoire de Génie Chimique (LGC) CNRS – UMR 5503 (SPI) – Toulouse,

Faculté des Sciences (FS) –  Kenitra – Maroc,

Laboratoire Optimisation de la conception et ingénierie de l¹environnement (LOCIE) – Chambéry, Centre Universitaire Régional d¹Interface (CURI) –  FES – Maroc