Electrosynthèse microbienne à faible consommation électrique et couplage synchronisé d’une bioanode à une biocathode

Offre technologique Brevet

Bactéries sur biofilm © Irstea, Alexis Martin

 

Type de partenariat

  • Licence
  • Collaboration pour développement

Technologie verte et durable, les systèmes bioélectrochimiques ouvrent la voie à des applications de rupture telles que l’électrosynthèse microbienne pour la production de molécules d’intérêt à partir d’électricité renouvelable et de CO 2 . Des déchets organiques alimentent en énergie l’activité des bactéries électro-actives de notre dispositif d’électrosynthèse microbienne, pour synthétiser à moindre coût des produits variés dans différents domaines : molécules plate-forme pour la chimie verte, médicaments, biocarburants.

Description technique

Notre solution permet de faire fonctionner de manière durable une bioanode couplée à une biocathode :

  • la bioanode oxyde la matière organique et permet de diminuer la consommation électrique du système ; les réactions de synthèse de molécules sont réalisées sur la biocathode ;
  • le couplage de deux bio-électrodes permet de diviser par 3 la consommation du système (la puissance électrique consommée constitue le principal poste de dépenses de fonctionnement).

La régulation de l’activité du système est double et se fait en jouant sur le rapport des surfaces actives des deux électrodes, ou par l’asservissement du générateur à l’activité biologique. Une bonne coordination cinétique des activités biologiques à la bio-anode et à la bio-cathode évite la désactivation du système par oxydation du biofilm anodique et optimise le flux d’électrons dans le circuit, pour trouver le meilleur compromis entre rendement faradique à la cathode et cinétique d’électrosynthèse (potentiels à l’anode et intensités à la cathode ne sont pas trop élevés).

Avantages

  • Synchronisation des réactions de 2 bioéléctrodes aux cinétiques différentes
  • Coûts d’opération réduits : consommation d’énergie réduite (facteur 3)
  • Production renouvelable de molécules plate-forme et de biocarburant
  • Bioconversion de déchets organiques
  • Réduction des gaz à effet de serre (moins de CO2 dégagé)
  • Adaptable à des dispositifs d’électrolyse existants

Domaines d'application

  • Chimie verte
  • Biotechnologie environnemental
  • Traitement et valorisation des déchets et des eaux usées

Stade de développement

  • Dispositif : validation de technologie en laboratoire (TRL 4)
  • Le procédé est adaptable à des dispositifs d’électrolyse existants de TRL plus avancés

Propriété intellectuelle

  • Brevet PCT/FR2015/052585 «Procédé et dispositif de régulation de l’activité d’un système bioélectrochimique comportant à la fois une bioanode et une biocathode

Equipe(s) de recherche

Théodore Bouchez, Irstea Antony, UR HBAN, theodore.bouchez@irstea.fr

Contact 

Véronique Vissac-Charles / Valorisation – Transfert - dvt@irstea.fr