Biopile

Définition

Les biopiles, ou piles à bactéries, sont basées sur le principe d'une technologie biologique de traitement des sols et reposent sur la capacité de certains micro-organismes du sol à utiliser des polluants organiques comme substrat carboné pour leur métabolisme, conduisant à un biotraitement.

Schéma d'une biopile :

Une biopile est une technologie de traitement ex situ qui tire parti des processus biologiques pour convertir les contaminants en sous-produits à faible toxicité.

Explications

Un pile microbienne fait vivre des micro-organismes qui, dans le cadre de leur métabolisme énergétique, transforment des substances organiques, directement utilisées pour la production d'énergie. Les électrons produits lors du métabolisme sont transférés par ces microorganismes vers une électrode et permettent ainsi de générer de l'électricité. Les micro-organismes remplissent la fonction de biocatalyseur dans une biopile.

Les paramètres intervenant dans les processus de dégradation microbienne peuvent être contrôlés; pour exemples : oxygénation, humidité, nutriments, populations microbiennes. On peut distinguer les chantiers où les terres en traitement sont statiques et les dispositifs dynamiques où l'on procède à des retournements périodiques des terres pendant le traitement. Les processus de dégradation sont très majoritairement aérobies. Les sols sont excavés et traités in situ ou ex situ.

Voir aussi un biotertre.

Les piles microbiennes sont utilisées pour générer de l'énergie à partir des eaux usées et des déchets, mais les densités de courant actuellement réalisables ne permettent pas encore une utilisation économiquement rationnelle à plus grande échelle.

✅ Une biopile se compose généralement de deux zones distinctes, les compartiments anodique et cathodique, qui sont séparés par une membrane échangeuse de protons (PEM). Les micro-organismes qui oxydent les substrats organiques tels que l'acétate vivent dans la zone anodique. Les micro-organismes dits exoélectrogènes sont capables de transférer les électrons produits au cours de ce processus directement vers l'anode, permettant ainsi de générer de l'électricité à partir de substances organiques. Le dioxyde de carbone est produit comme produit d'oxydation.

Alors que les électrons traversent un circuit externe, les protons générés migrent à travers le PEM ou un pont salin directement vers la cathode. C'est là que se déroule la réduction d'un accepteur d'électrons avec des électrons et des protons de l'anode.

⭐ En plus de produire de l'électricité, les piles à combustible microbiennes peuvent également être utilisées pour produire de l'hydrogène. Dans des conditions de fonctionnement normales, les protons formés à l'anode réagissent avec l'oxygène atmosphérique pour former de l'eau selon l'équation de réaction ci-dessus. En appliquant une tension externe, cependant, le chemin de réaction énergétiquement moins favorable peut être préféré, dans lequel les protons se combinent directement avec des électrons pour former de l'hydrogène gazeux. Le potentiel externe théoriquement requis pour cela est de 110 mV, ce qui est bien inférieur au potentiel nécessaire à l'électrolyse directe de l'eau à pH neutre (1 210 mV).

En rapport avec "biopile"

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  Une bactérie est un micro-organisme procaryote unicellulaire principalement rond, en spirale ou en forme de bâtonnet qui vit généralement dans le sol, l'eau...

• biocatalyseur

  

  Un biocatalyseur est une macromolécule naturelle qui accélère une réaction biochimique.

• biotertre

  

  Un biotertre est un andain de terre ou de déchet réalisé après excavation et criblage. Ces matériaux sont en cours de traitement biologique (biopile...

• biotraitement

  

  Un biotraitement consiste en un traitement des déchets ou des substances dangereuses en utilisant des micro-organismes vivants tels que les bactéries...