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Les capacités des piles microbiennes qui produisent de l'électricité grâce à l'oxydation des matières organiques se sont notablement étendues ces derniers temps. Cette source d'énergie verte est évoquée pour Sputnik par des chercheurs d'universités spécialisées.

Des piles microbiennes, ou piles à bactéries, produisent de l'électricité en résultat de l'oxydation des matières organiques par des micro-organismes. Ces derniers temps leurs capacités ont sensiblement augmenté et des chercheurs considèrent leur hybridation avec des systèmes d'épuration des eaux usées comme une sources prometteuse d'énergie verte. L’importance de l'énergie microbienne est révélée à Sputnik par des chercheurs de certaines universités russes.

Des micro-organismes sont capables de se nourrir dans un milieu sans oxygène grâce à l'oxydation des matières organiques en produisant simultanément des électrons. Les premières tentatives d'utiliser de tels micro-organismes, nommés exoélectrogènes, pour produire de l'électricité remontent au début du XXe siècle. Cependant, jusqu'à ces derniers temps, la puissance des piles microbiennes restait insignifiante, bien qu'elles soient capables de fonctionner en utilisant les matières organiques les plus variées, les eaux usées ou les déchets de production.

Les recherches d'une configuration optimale d'une pile microbienne ne sont pas tâche facile. Des scientifiques expliquent qu'elles demandent des simulations mathématiques en fonction des matériaux utilisés pour fabriquer des électrodes, de la concentration et de la vitesse d'approvisionnement en résidu organique, du milieu pH, de la géométrie du système et de plusieurs autres facteurs.

Le modèle de l'université Mendeleïev

«Nous avons créé un modèle complexe de pile microbienne qui prend en considération plusieurs facteurs, à savoir la croissance de la population microbienne, les rythmes de consommation et de formation du résidu organique oxydé, la migration électrique des protons entre les électrodes, la diffusion des composants organiques, ainsi que la cinétique des réactions électro-chimiques. En utilisant ce modèle, nous avons calculé de nouvelles lois fondamentales du système et nous avons optimisé une des caractéristiques clés: la concentration du résidu organique», a relaté à Sputnik Violetta Vassilenko, chargée de cours à l'université de technologie chimique Dmitri Mendeleïev de Moscou.

Dans ces piles, le résidu est composé d'une solution de glucose dans un mélange de sel, tandis que la vase utilisée pour l'épuration des eaux usées sert de source de micro-organismes. Les résultats de l'étude des chercheurs de l'université Dmitri Mendeleïev ont été publiés dans la revue Energies.

Au cours de leurs expérimentations, ils ont précisé les paramètres numériques du modèle afin de calculer une concentration optimale de glucose dans la solution nutritive. D'autres caractéristiques de la pile ont été optimisées en se basant sur le même modèle.

Les perspectives du modèle

Anatoli Antipov, chercheur à la faculté de chimie de l'université Lomonossov de Moscou, a signalé que la croissance de la consommation d'énergie électrique augmentait la demande de toute sorte de génératrice électrique utilisant des matières organiques.

«Le fonctionnement des piles à microbes dépend d'un ensemble de facteurs depuis les particularités d'évolution du milieu bactérien jusqu'à la cinétique des réactions d'électrodes. Cela rend très complexe l'optimisation expérimentale des piles microbiennes. Le modèle créé par nos collègues de l'université Mendeleïev aide à choisir des caractéristiques clés sur la base de prévisions mathématiques et, par conséquent, à réduire notablement la quantité d'expérimentations», a-t-il détaillé.

L'étude en question a été menée par des chercheurs en technologie informatique et ceux de biotechnologie de l'université Mendeleïev, de concert avec leurs collègues de l'institut Alexandre Froumkine et de l'université de Gênes.

Dans l'avenir, les scientifiques de l'université Mendeleïev se proposent d'utiliser leur nouveau modèle pour mettre au point un système hybride d'épuration des eaux usées générant simultanément de l'électricité.

L'université Dmitri Mendeleïev est l’une des principales de la branche chimique russe. Ses travaux visent la création de nouvelles technologies et à leur utilisation industrielle. Elle compte 40 chaires et 20 laboratoires, possède des unités de production propres, un pôle d'innovation et un centre technologique.

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chimiste, pile, électricité
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