Le transport du méthane des têtes de puits de gaz vers le marché offre de multiples possibilités à ce gaz à effet de serre de s'échapper dans l'atmosphère. Maintenant, une équipe internationale de chercheurs a fait le premier pas dans la conversion directe du méthane en électricité à l'aide de bactéries, d'une manière qui pourrait être effectuée à proximité des sites de forage.

"Actuellement, nous devons expédier du méthane via des pipelines, " a déclaré Thomas K. Wood, titulaire de la chaire dotée de biotechnologie et professeur de génie chimique, État de Penn. « Quand vous expédiez du méthane, vous dégagez un gaz à effet de serre. Nous ne pouvons pas éliminer toutes les fuites, mais nous pourrions le réduire de moitié si nous ne l'expédions pas par canalisation sur de longues distances."

L'objectif des chercheurs est d'utiliser des piles à combustible microbiennes pour convertir le méthane en électricité à proximité des têtes de puits, en supprimant les transports longue distance. Cet objectif est encore loin dans le futur, mais ils ont maintenant créé une pile à combustible alimentée par des bactéries qui peut convertir le méthane en petites quantités d'électricité.

« Les gens ont essayé pendant des décennies de convertir directement le méthane, " a déclaré Wood. "Mais ils n'ont pas pu le faire avec des piles à combustible microbiennes. Nous avons conçu une souche de bactéries qui le peut. »

Les piles à combustible microbiennes convertissent l'énergie chimique en énergie électrique à l'aide de micro-organismes. Ils peuvent fonctionner sur la plupart des matières organiques, y compris les eaux usées, l'acétate et les déchets de brassage. Méthane, cependant, cause des problèmes pour les piles à combustible microbiennes parce que, alors qu'il y a des bactéries qui consomment du méthane, ils vivent dans les profondeurs de l'océan et ne sont actuellement pas cultivables en laboratoire.

"Nous connaissons une bactérie capable de produire une enzyme énergétique qui capte le méthane, " dit Wood. " Nous ne pouvons pas les élever en captivité, mais nous avons regardé l'ADN et avons trouvé quelque chose du fond de la mer Noire et l'avons synthétisé."

Les chercheurs ont en fait créé un consortium de bactéries qui produisent de l'électricité parce que chaque bactérie fait sa part du travail. En utilisant des approches biologiques synthétiques, y compris le clonage d'ADN, les chercheurs ont créé une bactérie comme celles des profondeurs de la mer Noire, mais celui qu'ils peuvent cultiver en laboratoire. Cette bactérie utilise du méthane et produit de l'acétate, électrons et l'enzyme énergétique qui attrape les électrons. Les chercheurs ont également ajouté un mélange de bactéries trouvées dans les boues d'un digesteur anaérobie, la dernière étape du traitement des déchets. Cette boue contient des bactéries qui produisent des composés capables de transporter des électrons vers une électrode, mais ces bactéries devaient être acclimatées au méthane pour survivre dans la pile à combustible. Ils rapportent les résultats de leurs travaux aujourd'hui (17 mai) dans Communication Nature .

"Nous avons besoin de navettes électroniques dans ce processus, " dit Wood. " Les bactéries dans la boue agissent comme ces navettes. "

Une fois que les électrons atteignent une électrode, le flux d'électrons produit de l'électricité. Pour augmenter la quantité d'électricité produite, les chercheurs ont utilisé un genre bactérien naturel - Geobacter, qui consomme l'acétate créé par les bactéries synthétiques qui capturent le méthane pour produire des électrons.

Pour montrer qu'une navette électronique était nécessaire, les chercheurs ont fait fonctionner la pile à combustible avec uniquement les bactéries synthétiques et Geobacter. La pile à combustible ne produisait pas d'électricité. Ils ont ajouté des acides humiques - une navette d'électrons non vivants - et les piles à combustible ont fonctionné. Les bactéries des boues sont de meilleures navettes que les acides humiques car elles s'auto-entretiennent. Les chercheurs ont déposé des brevets provisoires sur ce procédé.

"Ce procédé produit beaucoup d'électricité pour une pile à combustible microbienne, " dit Wood. " Cependant, à ce stade, ce montant est de 1, 000 fois moins que l'électricité produite par une pile à combustible au méthanol."

L'étude est publiée dans Communication Nature .