Les ingénieurs de l'Oregon State University ont fait d'importants progrès dans la production d'électricité à partir des eaux usées, par l'utilisation de nouveaux revêtements sur les anodes des cellules électrochimiques microbiennes qui ont augmenté la production d'électricité d'environ 20 fois.

Les résultats, vient de paraître en ligne dans Biocapteurs et Bioélectronique, une revue professionnelle, rapprocher les chercheurs d'une technologie qui pourrait nettoyer les biodéchets tout en produisant des niveaux utiles d'électricité - une nouvelle innovation prometteuse dans le traitement des eaux usées et les énergies renouvelables.

Les ingénieurs ont découvert qu'en revêtant des anodes en graphite d'une couche de nanoparticules d'or, la production d'électricité a été multipliée par 20. Les revêtements au palladium ont produit une augmentation, mais pas autant. Et les chercheurs pensent que les revêtements de nanoparticules de fer - qui seraient beaucoup moins chers que l'or - pourraient produire des augmentations d'électricité similaires à celles de l'or, pour au moins certains types de bactéries.

"C'est une étape importante vers notre objectif, " a déclaré Frank Chaplen, professeur agrégé de génie biologique et écologique. "Nous avons encore besoin d'améliorations dans la conception de la chambre cathodique, et une meilleure compréhension de l'interaction entre les différentes espèces microbiennes. Mais la nouvelle approche produit clairement plus d'électricité."

Dans cette technologie, les bactéries issues des biodéchets tels que les eaux usées sont placées dans une chambre anodique, où ils forment un biofilm, consommer des nutriments et grandir, dans le processus libérant des électrons. Dans ce contexte, les eaux usées sont littéralement le combustible pour la production d'électricité.

Dans la technologie connexe, une approche similaire peut être en mesure de produire de l'hydrogène gazeux au lieu de l'électricité, avec le potentiel d'être utilisé dans les piles à combustible à hydrogène qui pourraient alimenter les automobiles du futur. Dans tous les cas, le traitement des eaux usées pourrait passer d'une technologie consommatrice d'énergie à une technologie produisant de l'énergie utilisable.

Chercheurs du Collège d'ingénierie et du Collège des sciences agricoles de l'OSU, dont Hong Liu, professeur assistant en génie biologique et écologique, sont des leaders nationaux dans le développement de cette technologie, ce qui pourrait réduire considérablement le coût du traitement des eaux usées aux États-Unis. Il pourrait également trouver des applications dans les zones rurales ou les pays en développement, où l'absence d'une alimentation électrique adéquate rend le traitement des eaux usées peu pratique. Il peut être possible de créer des stations d'épuration complètement autonomes en termes de consommation d'énergie.

La technologie fonctionne déjà en laboratoire, les chercheurs disent, mais des avancées sont nécessaires pour en abaisser le coût, améliorer l'efficacité et la production électrique, et identifier les matériaux les moins chers qui peuvent être utilisés.

Cette recherche a été soutenue par la National Science Foundation et l'Oregon Nanoscience and Microtechnologies Institute.

« Les récents progrès de la nanofabrication offrent une opportunité unique de développer des matériaux d'électrode efficaces en raison de la remarquable structure, propriétés électriques et chimiques des nanomatériaux, ", ont écrit les chercheurs dans leur rapport. "Cette étude a démontré que la nano-décoration peut grandement améliorer les performances des anodes microbiennes."