Les bactéries « électriques » sont l'ingrédient clé d'un nouveau processus développé par le laboratoire national d'Oak Ridge du ministère de l'Énergie qui recycle les eaux usées de la production de biocarburants pour générer de l'hydrogène. L'hydrogène peut ensuite être utilisé pour convertir la bio-huile en carburants liquides de qualité supérieure tels que l'essence ou le diesel.

"Nous résolvons plusieurs problèmes en même temps, " a déclaré Abhijeet Borole, chercheur de l'ORNL, qui a dirigé un projet pluriannuel pour développer le système.

La démonstration à l'échelle du laboratoire de l'équipe peut produire 11,7 litres d'hydrogène par jour à des taux requis pour les applications industrielles. Borole note que bien que davantage de travail soit nécessaire pour amener la technologie à l'échelle commerciale, leurs progrès démontrent le potentiel de l'électrolyse microbienne pour rendre les bioraffineries plus efficaces et économiquement viables.

Tout comme une raffinerie de pétrole classique, le concept de bio-raffinerie est axé sur la conversion de matières végétales en produits à plus haute valeur ajoutée, y compris les hydrocarbures et les produits chimiques.

L'électrolyse microbienne est alimentée par des électrogènes – des bactéries qui digèrent les composés organiques et génèrent un courant électrique. Borole a mis ces bactéries au travail pour décomposer les acides organiques dans la bio-huile liquide produite à partir de matières premières végétales telles que le panic raide. Normalement, environ un quart de la bio-huile liquide est de l'eau contaminée qui contient des acides corrosifs.

"Nous prenons ces déchets, ce qui peut représenter 20 à 30 pour cent de la biomasse que vous mettez dans le processus, faire de l'hydrogène à partir de celui-ci et remettre cet hydrogène dans l'huile, " dit Borole.

L'hydrogène généré par les microbes pourrait remplacer le besoin en gaz naturel, qui est utilisé plus tard dans le processus de production pour transformer la bio-huile en carburants liquides plus désirables.

"Vous pouvez recycler l'eau, produire de l'hydrogène propre et éliminer le gaz naturel, " dit Borole.

Les chercheurs ont développé une procédure pour faire évoluer et enrichir une communauté bactérienne résistante qui pourrait tolérer les composés toxiques dans les eaux usées de biocarburant. Cet équilibre délicat impliquait également d'optimiser le processus global et les paramètres du système pour permettre le succès de la bactérie.

"Vous essayez d'extraire efficacement des électrons de centaines de composés et de fabriquer de l'hydrogène, " dit Borole. " Comment faites-vous cela quand les sous-produits végétaux empoisonnent cette nourriture bactérienne ? Vous devez trouver un moyen d'annuler ou de neutraliser ce poison et être capable de produire ces électrons en même temps."

Dans cette application, le poison bactérien se présente sous forme de produits créés par la dégradation de la lignine, un polymère dur trouvé dans les parois cellulaires des plantes. Mais comprendre comment construire et optimiser des systèmes d'électrolyse microbienne qui peuvent tolérer et traiter les eaux usées contaminées pourrait avoir des avantages en dehors de la production de biocarburants.

"Ces systèmes ont un potentiel d'applications étendues, y compris la production d'énergie, bioremédiation, synthèse chimique et nanomatériau, électro-fermentation, stockage d'Energie, le dessalement et le traitement des eaux de production, " a déclaré Alex Lewis, doctorant au Bredesen Center for Interdisciplinaire Research and Education de l'Université du Tennessee.

L'équipe de recherche se concentre maintenant sur la réalisation d'une analyse du cycle de vie de la technologie afin d'évaluer ses émissions de gaz à effet de serre et sa consommation d'eau.