05/12/2011 - Bioélectrogenèse et production d'énergies renouvelables: un pas en avant dans l'épuration des déchets

Menéame

La bioélectrogénèse est le procédé par lequel certaines bactéries, qui sont utilisées dans l’épuration des eaux usées, peuvent rouiller la matière organique et transmettre les électrons ainsi générés à une surface conductrice telle que le graphite. Cette technologie est à la base du projet Aquaelectra, une initiative qui cherche, par l’application des principes de la bioélectrogénèse, à nettoyer les eaux usées et à produire et stocker des énergies propres renouvelables.

Abraham Esteve, biochimique, professeur à l’Université d’Alcalá de Henares et coordinateur technique du projet de bioélectrogénèse Aquaelectra, explique à ce propos que "le concept d’électrogénèse microbiologique est la communication entre les bactéries et un matériau électriquement conducteur dans lequel ils peuvent déposer ou saisir des électrons. Ce procédé peut être utilisé pour l’épuration des matières organiques, c’est-à-dire tout déchet biodégradable, non seulement urbain, des déchets végétaux aux eaux urbaines, aux effluents industriels et peut être utilisé à des fins énergétiques."

À cet égard, Esteve, qui a participé au troisième Congrès international Smallwat 2011, tenu à Séville, a présenté un exposé intitulé "Microbial electrogenesis: wastewater as an energy resource. Aquaelectra Project" souligne que ce qui fait d’Aquaelectra un projet différent est que "nous allons sauter une série de pas traditionnellement orthodoxes dans le monde de la science, comme c’est d’attendre peu à peu les processus et de réaliser une avancée paulatino, et nous allons aller directement à une vision plus pragmatique et plus appliquée, en essayant de faire en sorte que cette électrogenèse bactérienne fonctionne, directement, à l’échelle réelle."

Il convient de noter que le projet Aquaelectra est le fruit de la collaboration des chercheurs du groupe de bioélectrogénèse de l’Institut IMDEA-Eau, de la Fondation CENTA (Centre des nouvelles technologies de l’eau) et de trois entreprises spécialisées dans les traitements des eaux: Joca, Dam (Épuration des eaux de la Méditerranée) et Euroétudes. Chacun d’eux apporte une vaste expérience dans le secteur. Ainsi, le coordinateur technique du projet, tandis que la technologie a été développée à l’Université d’Alcalá de Henares, sa mise en œuvre sur le terrain se fera dans les installations de l’usine d’épuration de CENTA, tandis qu’elles apportent leur expérience dans le domaine des infrastructures.

Ce projet de collaboration a trois objectifs ou lignes prioritaires:

· D’une part, l’épuration de la matière organique existante dans les eaux usées

· D’autre part, développer un système d’épuration des nutriments comme l’azote

Troisièmement, construire une zone humide électrogénique. Ce dernier, comme l’explique le professeur Abraham Esteve, est un concept totalement nouveau qui n’a pas encore été mis en pratique, en appliquant et en combinant la technique de la bioélectrogénèse, avec le système de purification naturel propre à la zone humide à travers les plantes.

La bioélectrogénèse, une technologie qui, explique Abraham Esteve, permet de transformer l’eau résiduelle en une ressource énergétique. À cet égard, il fait observer que les avantages de son utilisation sont, d’une part, qu’il réduirait au minimum les investissements énergétiques nécessaires à l’épuration de l’eau. C’est-à-dire le coût énergétique que les administrations publiques doivent supporter pour nettoyer l’eau, et en même temps, on obtiendrait un épuration de l’eau avec des traitements plus efficaces, avec une production plus faible de boue, ce qui est, comme le souligne, avec le coût énergétique, un autre problème associé à l’épuration de l"eau avec le coût de l’énergie.

Production d’énergie

L’électrogenèse permet de transformer l’énergie chimique accumulée dans le résidu en énergie électrique à l’aide de micro-organismes. C’est-à-dire qu’il existe un potentiel énergétique dans la biomasse, dans les déchets polluants, comme l’explique le coordinateur technique du projet.

À cet égard, le professeur Esteve souligne qu’il est peut - être plus intéressant que les bactéries puissent être stimulées par des électrodes de matériaux conducteurs, afin qu’elles puissent travailler plus rapidement. À ce stade, il note que les essais réalisés sur des contaminants, tels que les herbicides ou les dérivés pétroliers, " montrent que les bactéries consomment dix fois plus rapidement les contaminants si nous leur laissons un endroit où déposer les électrons, comme c’est le cas pour l’électrogénèse."

La bioélectrogénèse permet donc de produire de l’électricité à travers ce transit d’électrons. Toutefois, les avantages découlant de leur emploi ne s’arrêtent pas ici, car on parvient également à réduire le temps consacré à l’épuration des déchets, ce qui entraîne donc des économies d’énergie accrues.

Comme l’explique Esteve, il s’agit de récupérer l’énergie qui est à l’intérieur de ces déchets, tandis que l’épuration des déchets est en cours. Et de cette façon, "cette énergie qui est traditionnellement perdue, peut être récupérée et convertie en électricité."

En ce qui concerne les coûts liés à l’application d’une technologie innovante récente, le chercheur fait observer que "le système ne reçoit pas d’énergie, et les matériaux conducteurs utilisés sont des variations du graphite, un matériau relativement bon marché. Ce ne sont pas des métaux nobles et il n’est pas nécessaire d’effectuer des travaux d’ingénierie." Il s’agit, à son avis, d’une autre caractéristique intéressante du projet Aquaelectra, basé non pas sur la construction de nouvelles installations pour appliquer l’électrogenèse, méthode qui suit d’autres laboratoires, mais sur l’utilisation et l’exploitation des installations existantes. Le projet n’entraîne donc pas non plus de coûts supplémentaires pour les infrastructures.

Mise en œuvre à grande échelle

Le système ne reçoit pas d’énergie, et les matériaux conducteurs actuellement utilisés sont des variations du graphite, un matériau relativement bon marché.

L’objectif du projet Aquaelectra est qu’il fonctionne à une échelle réelle, à l’échelle industrielle. C’est pourquoi, explique le coordinateur technique du CENTA, dans les installations de la fondation CENTA, tout ce qui a été développé dans le laboratoire de l’Université d’Alcalá de Henares, avec des eaux usées réelles provenant de la localité sévillane voisine de Carrión de los Céspedes, sera mis en œuvre. Il ne s’agit pas d’essais de laboratoire, qui ont déjà été réalisés et qui ont été vus fonctionner. Maintenant, "le défi est de sauter du labo, de la petite échelle, au vrai champ."

Le potentiel chimique énergétique dans une eau résiduelle moyenne suppose, dit le professeur Esteve, sept fois l’énergie investie dans son traitement. Par conséquent, a priori, si l’on réussit à obtenir toute l’énergie disponible dans le résidu, il y aurait assez d’énergie pour traiter le résidu et il y en aurait encore.

Dans ce sens Esteve note que l’intérêt de ce projet basé sur l’électrogenèse microbactérienne est que "nous sommes en première ligne, c’est le premier projet, je pense, qui va essayer à l’échelle réelle si c’est faisable ou non. Personne n’a réussi à la mettre en œuvre, personne au monde, nous sommes tous des concurrents plus ou moins au même niveau, travaillant au laboratoire, obtenant de bons résultats en laboratoire, mais escalader n’a encore été fait par personne."

Les premiers essais sur le terrain dans les locaux de la Fondation CENTA commenceront dans quelques mois. Pendant les trois années d’expérimentation prévues, des données seront obtenues et analysées. Et la faisabilité pratique à l’échelle réelle d’une technologie qui constitue aujourd'hui le plus nouveau dans le traitement des eaux usées urbaines sera déterminée avec précision et véracité.

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