Les eaux usées chaudes et salées sont un sous-produit de nombreuses industries, y compris la production de pétrole et de gaz, transformation des produits de la mer et teinture textile. Les chercheurs de KAUST explorent des moyens de détoxifier ces eaux usées tout en produisant simultanément de l'électricité. Ils utilisent des bactéries aux propriétés remarquables :la capacité de transférer des électrons à l'extérieur de leurs cellules (exoélectrogènes) et la capacité de résister aux extrêmes de température et de salinité (extrêmophiles).

Les chercheurs, dirigé par Pascal Saikaly, utilisé l'eau collectée dans trois bassins de saumure en eau profonde dans la mer Rouge pour remplir des prototypes de cellules d'électrolyse microbienne (MEC), également appelées piles à combustible. « Les piscines de saumure de la mer Rouge sont de bons endroits pour trouver des bactéries extrêmophiles car elles font partie des environnements naturels les plus extrêmes au monde, avec une salinité jusqu'à 25% et des températures supérieures à 46°C, " explique l'auteur principal et ancien doctorant et post-doctorant de la KAUST, Noura Shehab. "Toutefois, leur potentiel de production d'électricité n'avait pas encore été exploré. »

Typiquement, Les MEC se présentent sous la forme de bouteilles en verre, qui sont remplis d'eaux usées, et contiennent des électrodes stériles en graphite et en acier inoxydable. "Toute bactérie exoélectrogène présente peut oxyder la matière organique dans les eaux usées, générer des électrons qui sont transportés vers l'électrode positive. Lorsqu'une petite tension est appliquée au système, les électrons se combinent avec des protons dans l'eau à l'électrode négative, produire de l'hydrogène gazeux, " explique le co-auteur Krishna Katuri. Ainsi, ils nettoient simultanément l'eau et génèrent de l'hydrogène, un propre, carburant transportable.

Dans cette étude, MEC avec de l'eau d'un bassin de saumure, Valdivia, généré un courant électrique stable pendant près de deux mois, résiste à des températures de 70°C et à une salinité de 25 %. L'analyse génétique du biofilm des micro-organismes colonisant l'anode a montré une forte proportion du genre Bacterioides et significativement plus de ces bactéries que celles trouvées dans les échantillons originaux. Cet enrichissement du biofilm par Bacterioides montre que les membres de ce genre ont un fort potentiel pour prospérer dans des conditions extrêmes, tout en générant du courant électrique.

Aujourd'hui technologue en chef dans l'industrie, Shehab est fier de cette première étude visant à explorer les bassins de saumure de la mer Rouge en tant que nouvelle source de bactéries exoélectrogènes. "Nous avons montré non seulement que des exoélectrogènes sont présents dans ces environnements, mais aussi qu'ils peuvent être utilisés pour exécuter des MEC dans des conditions difficiles de température élevée et de salinité élevée, " elle dit.

Les chercheurs explorent maintenant des moyens d'enrichir les MEC avec d'autres bactéries appelées électrotrophes, qui sont capables de consommer des électrons, aussi de la mer Rouge. « Ceux-ci ont le potentiel de convertir les déchets, comme le dioxyde de carbone, en produits chimiques de valeur, comme le méthane et l'acétate, " explique Saïkaly.