L’invention d’une biopile à combustible microbienne qui transforme la pollution automobile en énergie

Cette équipe de recherche propose de transformer le carbone provenant de la suie des gaz d’échappement des véhicules en électrodes efficaces pour les piles à combustible microbiennes.

D’après un nouveau rapport de StatisticalReview of World Energy, le pétrole, le charbon et le gaz couvrent encore la majeure partie de la demande mondiale de l’énergie en 2022. De plus, cette demande a progressé d’environ 1 % par rapport à 2021. Ces chiffres démontrent que les énergies et combustibles fossiles dominent encore le mix énergétique mondial, malgré la croissance rapide des technologies de production d’énergies renouvelables et propres. En effet, il est crucial d’exploiter davantage les sources d’énergie durables et sans émissions de CO2. Les piles microbiennes figurent parmi les solutions à l’étude actuellement. Elles se servent de l’énergie chimique pour générer du courant électrique, tout en éliminant les déchets.

Ces biopiles comprennent deux électrodes situées dans des chambres différentes. La cathode contient de l’oxygène, tandis que l’anode dans laquelle sont placées les bactéries est anaérobie. La réaction d’oxydation se produit naturellement grâce à la respiration cellulaire des bactéries. Lorsque ces microbes se nourrissent des résidus et d’autres matières, des électrons sont libérés, produisant ainsi de l’électricité. Dans cette étude, un groupe de scientifiques, dirigé par Shiv Singh du CSIR-Advanced Materials and Process Research Institute, à Bhopal, en Inde, a créé des électrodes à partir de nanoparticules de carbone dopées aux hétéroatomes pour augmenter l’efficacité des piles à combustible microbiennes. Explications.

Le mode de fonctionnement d'une biopile et son rendement en énergie.
Le mode de fonctionnement d’une biopile et son rendement en énergie. Crédit photo : Sciencedirect

La réutilisation du carbone pour créer des électrodes efficaces

La suie des gaz d’échappement des véhicules à moteur à combustion renferme du carbone qui contribue significativement à la pollution atmosphérique. Cet élément nocif peut cependant être transformé en un atout bénéfique dans le processus de production d’énergie via une pile microbienne. En effet, des nanoparticules de carbone pourraient faire office d’électrodes (anode et cathode) dans les biopiles. Elles possèdent une nanostructure unique composée d’anneaux d’ions nanométriques centrés. Dans cette étude, elles ont été dopées aux hétéroatomes (N, S et O), permettant d’améliorer l’activité catalytique intrinsèque et la réduction de l’oxygène dans la pile.

Ainsi, les canaux de transfert de masse interconnectés sont optimisés et la surface électroactive s’élargit. De plus, la graphitisation et l’hydrophilie se renforcent. Ces améliorations suggèrent une augmentation de la production d’électricité, avec notamment une tension en circuit ouvert de 0,8 ± 0,025 V, une densité de courant de 9 200 ± 100 mA/m² et une densité de puissance maximale de 2 200 ± 50 Mw/m². La demande chimique en oxygène à l’intérieur de la pile a été réduite de 70 %. En plus de cela, les scientifiques ont indiqué que les hétéroatomes (N, S et O) ont également aidé à augmenter la stabilité et l’adhérence du biofilm.

Le choix des bactéries présentes dans les eaux usées

Les bactéries sont le composant phare des biopiles. C’est pourquoi elles doivent être rigoureusement sélectionnées. Durant ces expériences, les chercheurs ont choisi cinq espèces de bactérie capables de travailler harmonieusement dans le biofilm. Les bactéries Serratia marcescens et Raoultella ornithinolytica se distinguent, par exemple, par leur capacité à former un biofilm robuste. Il a été aussi démontré que les Pseudomonas aeruginosa facilitent le transfert des électrons d’un test de la cytochrome oxydase.

Un MFC fonctionnel utilisant des électrodes à base de NS-CNP générant 0,7 V lors du traitement des eaux usées.
Un MFC fonctionnel utilisant des électrodes à base de NS-CNP générant 0,7 V lors du traitement des eaux usées. Crédit : Dr Shiv Singh

Ces scientifiques ont pu obtenir un biofilm épais à la surface de l’anode, qui accumule un nombre élevé d’électrons. La relation symbiotique entre les hétéroatomes et les différentes espèces de bactéries a conduit à cette efficacité exceptionnelle. Selon cette équipe de recherche, le transfert de masse influe grandement les performances des piles microbiennes. Même s’il n’est pas encore possible de comparer cette nouvelle conception aux autres types de biopiles existants, les données récoltées ont montré que les électrodes à base de nanoparticules de carbone dopées aux hétéroatomes étaient plus performantes et plus rentables. Plus d’informations : Science Direct. Que pensez-vous de cette innovation pour produire de l’électricité ? N’hésitez pas à partager votre avis, vos remarques ou nous signaler une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .

Plus de 900 000 abonné(e)s nous suivent sur les réseaux ! Pourquoi pas vous ? Abonnez-vous à notre Newsletter ou suivez-nous sur Google News et sur WhatsApp pour ne manquer aucune invention et innovation !
Source
techxplore

Tsiory Laurence

Titulaire de licence en communication et en langue française, je travaille comme rédactrice web depuis déjà plus de dix ans. J'ai collaboré avec quelques agences de communication locales avant de rejoindre l'équipe de Neozone. Ce qui m'a permis de consolider mon expérience en matière de création de contenus web au fil du temps. J’accorde une grande attention à chaque article que j’écris. Mon objectif, c'est de vous fournir des informations, des solutions et éventuellement des conseils. Je peux traiter divers thèmes, mais mes sujets préférés sont l’innovation, la technologie, le voyage, l’immobilier et les actualités. J’espère que mes articles vous permettront de connaître des inventeurs et des entreprises novatrices en France, en Europe et dans le monde entier. « La vie est une grande école où à chaque instant l’homme s’enrichit et tire une leçon de ses propres expériences ». Cette citation de Maude Anssens m’inspire dans tout ce que j’entreprends au quotidien. J’aime aussi suivre les actualités politiques et économiques internationales. Je pense que donner le meilleur de soi et s’adapter aux évolutions du monde autant que possible sont des valeurs importantes qui peuvent nous aider à progresser et à rester toujours efficaces. Je suis sur Linkedin si vous voulez me faire passer un message.

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *


Bouton retour en haut de la page