L'urbanisation mondiale rapide a radicalement changé le visage de notre planète, polluer notre atmosphère avec des gaz à effet de serre et provoquer le réchauffement climatique. C'est le besoin de l'heure de contrôler nos activités et de trouver des alternatives plus durables pour préserver ce qui reste de notre planète pour les générations à venir.

Dioxyde de carbone (CO 2 ) et le monoxyde de carbone (CO) constituent une grande partie des fumées industrielles. Des recherches récentes ont montré que certains micro-organismes sont capables de métaboliser ces gaz en sous-produits utiles. Ainsi, des tentatives sont maintenant dirigées vers l'utilisation de microbes pour recycler ces gaz et les convertir en produits chimiques utiles dans un processus connu sous le nom de capture et utilisation du carbone (CCU). Il s'agit d'un pas au-delà de la pratique répandue actuelle de capture et de stockage du carbone (CSC). Cependant, une telle CCU nécessite un apport d'énergie élevé, ce qui rend la mise à l'échelle de ce processus difficile et coûteuse. Comment ce processus peut-il alors être optimisé pour un rendement maximal ?

Une équipe de chercheurs de Corée, dirigé par le professeur Jung Rae Kim de l'Université nationale de Pusan, ont répondu à cette question pour un nouveau système CCU appelé système bioélectrochimique (BES). Le professeur Kim explique, "Nous avons développé un procédé bioélectrosynthétique dans lequel des bactéries électroactives convertissent le CO/CO 2 en métabolites utiles comme l'acétate et les acides gras volatils en utilisant l'électricité comme pouvoir réducteur. » Les scientifiques ont pu optimiser les BES pour augmenter leur efficacité de deux à six fois celle des systèmes actuels pour le gaz CO. Leurs résultats sont publiés dans Bioressources Technologie depuis janvier 2021.

Le BES à deux chambres qu'ils utilisaient présentait plusieurs caractéristiques spéciales permettant d'atteindre cet objectif. La cathode contenait un biofilm électro-actif, et l'anode produisait des ions hydrogène par électrolyse de l'eau. Ces chambres étaient divisées par une membrane échangeuse d'ions (IEM), qui contrôlait le flux de protons et d'électrons entre les chambres. Plus loin, tandis que le premier contenait des milieux de culture microbiens, ce dernier contenait des mécanismes pour contrôler le pH initial du système. En outre, un médiateur électronique de quinone a été utilisé.

Ils ont trouvé que, étant donné le bon IEM - celui qui laissait passer les protons mais pas l'oxygène - un pH acide dans la chambre anodique a provoqué un gradient de concentration de protons plus élevé à travers la membrane, ce qui était essentiel pour améliorer la production d'acétate et la synthèse d'acides gras à chaîne plus longue dans la chambre cathodique. Les médiateurs dépendant de la quinone ont amélioré le transfert d'électrons et augmenté la formation de produits.

Le professeur Kim déclare, "Comme le CO est un gaz plus réduit que le CO 2 , peut-être sans surprise, l'efficacité coulombienne pour le CO était le double de celle pour le CO 2 . Le CO est un composant majeur des effluents gazeux industriels de la plupart des procédés d'aciérie et de la gazéification de la biomasse. Via cette conversion BES, il peut être une matière première précieuse pour divers bioprocédés. Il s'agit de la première étude qui rend la conversion du CO via les BES commercialement viable. il poursuit :« Les microbes s'auto-répliquent, faisant de ce BES une solution économique. Cela, combiné à l'efficacité que nous avons obtenue et au système optimal que nous avons créé, devrait le rendre suffisamment intéressant pour les industries, de sorte qu'il devienne une machine industrielle commerciale d'ici cinq ans. »

C'est une façon de rendre la Terre plus propre, plus vert et plus frais.