Dans des conditions anaérobies, certaines bactéries peuvent produire de l'électricité. Ce comportement peut être exploité dans les piles à combustible microbiennes, avec un accent particulier sur les systèmes de traitement des eaux usées. Un point faible est la densité de puissance insatisfaisante des cellules microbiennes. Une solution non conventionnelle est désormais présentée par des scientifiques singapouriens et chinois :comme le rapporte la revue Angewandte Chemie , ils se sont enduits vivants, bactéries électroactives avec un polymère conducteur et obtenu une anode haute performance pour piles à combustible microbiennes.

L'histoire des piles à combustible microbiennes remonte au début du 20e siècle, lorsque les scientifiques ont connecté des cellules bactériennes à des électrodes pour générer de l'électricité. Le principe est que, s'il n'y a pas d'oxygène, le métabolisme de la bactérie change pour produire des protons et des électrons au lieu de dioxyde de carbone et d'eau. Ces électrons peuvent être utilisés pour la génération de courant dans une cellule électrochimique. De telles piles à combustible microbiennes sont actuellement fortement étudiées pour la production d'énergie durable et, surtout, traitement des eaux usées. Leur point faible est la densité de puissance. Une grande partie du potentiel électrochimique des bactéries est gaspillée car elles ne transmettent pas facilement les électrons produits à l'électrode. Pour les rendre plus conducteurs, Qichun Zhang de l'Université technologique de Nanyang, Singapour, et ses collègues ont exploré l'idée d'envelopper les bactéries dans une enveloppe de polymères conducteurs d'électrons. Le défi avec ceci est que les bactéries enrobées doivent toujours être viables.

Les scientifiques se sont appuyés sur le polymère polypyrrole. « La modification des cellules bactériennes avec du polypyrrole devrait améliorer la conductivité électrique des cellules bactériennes sans réduire leur viabilité, ", ont expliqué les auteurs. Les ions de fer ont été utilisés comme "initiateur oxydatif pour faire polymériser les monomères de pyrrole sur la surface [de la bactérie]". L'organisme de choix était la protéobactérie Shewanella oneidensis, qui est connu pour sa tolérance aux métaux et ses modes de vie aérobie et anaérobie. Toujours vivant et actif, les bactéries enrobées ont été testées pour la génération de biocourant avec une anode de carbone. Par rapport à leurs homologues non modifiés, ils affichaient en effet une résistance 23 fois moindre (ce qui veut dire, conductivité améliorée), une production d'électricité multipliée par cinq, et une densité de puissance maximale 14 fois plus élevée de l'anode dans une pile à combustible microbienne. Et si les bactéries étaient nourries avec du lactate, les auteurs ont observé un courant prononcé, ce qui ne s'est pas produit lorsque des bactéries non enrobées ont été utilisées.

L'approche de Zhang est une solution remarquable au problème de conductivité d'une anode microbienne. Les auteurs pensent que ce schéma de revêtement de bactéries vivantes peut ajouter une nouvelle dimension à l'exploration des piles à combustible microbiennes, ainsi que des recherches générales sur la fonctionnalisation de la surface cellulaire.