Piles microbiennes: des ingénieurs valorisent les déchets de fruits

Dans une scène qui rappelle celle de Doc Brown alimentant sa DeLorean avec des restes de nourriture dans le film emblématique Retour vers le futur, des chercheurs de l’Université de la Colombie-Britannique (UBC) Okanagan explorent la possibilité d’alimenter des piles à combustible à partir de déchets de fruits.

Alors que la communauté scientifique s’efforce de transformer cette idée autrefois farfelue en réalité, l’accent est mis sur l’amélioration de la production d’énergie dérivée des aliments jetés, en particulier des déchets de fruits, une ressource abondante dans la vallée de l’Okanagan, riche en terres agricoles.

Si l’énergie tirée des déchets alimentaires ne rivalise pas encore avec l’énergie solaire ou éolienne, il est urgent de s’attaquer au problème croissant du gaspillage alimentaire. Selon le gouvernement de la Colombie-Britannique, les déchets organiques représentent 40 % des matériaux trouvés dans les décharges provinciales, et les déchets alimentaires posent un défi important pour les zones urbaines du monde entier.

Hirra Zafar, chercheur à l’UBCO, explique que cette préoccupation pressante alimente en partie la volonté de convertir les déchets en énergie, alors que la science continue de brouiller les frontières entre la fiction et la réalité.

« Aujourd’hui, les déchets alimentaires représentent un défi en matière de développement durable, avec des implications environnementales, économiques et sociales néfastes« , déclare le Dr Zafar. Les méthodes actuelles de traitement des déchets, telles que les décharges et l’incinération, sont associées à un large éventail d’impacts environnementaux négatifs, notamment le lixiviat acide, la pollution de l’air, la production de méthane et la libération de polluants nocifs qui entraînent une dégradation de l’environnement et des risques pour la santé. »

M. Zafar, qui mène des recherches à l’École d’ingénieurs, explique que les piles à combustible microbiennes convertissent les déchets de fruits en énergie électrique en utilisant un compartiment anodique anaérobie. Dans ce compartiment, les microbes anaérobies – ceux qui peuvent survivre sans oxygène – utilisent la matière organique pour la convertir en énergie.

Les microbes électroactifs consomment la matière organique dans le compartiment anodique et libèrent des électrons et des protons. Les électrons se combinent avec les protons et l’oxygène à la cathode pour produire de l’eau, générant ainsi de la bioélectricité.

Selon le Dr Zafar, différents types de fruits donnent des résultats différents lorsqu’ils sont traités par une pile à combustible microbienne, principalement en raison de leurs caractéristiques biochimiques individuelles.

« Les glucides sont d’abord dégradés en sucres solubles et en molécules plus petites telles que l’acétate, qui est ensuite consommé par des bactéries électroactives pour produire de l’électricité dans le processus d’électrogenèse« , explique-t-elle.

Mme Zafar et ses superviseurs, Nicolas Peleato et Deborah Roberts, chercheuse à l’université du nord de la Colombie-Britannique, s’efforcent d’accroître l’efficacité de la bioconversion des fruits, ce qui, espèrent-ils, permettra d’obtenir une tension plus élevée.

Contrairement à l’approche fictive de Retour vers le futur où Doc Brown jette des pelures au hasard, les chercheurs ont constaté que le processus était plus efficace et donnait de meilleurs résultats lorsque les déchets alimentaires étaient séparés et broyés en petites particules avant d’être traités.

Bien que la conversion des déchets alimentaires en bioénergie à l’échelle commerciale reste un défi, M. Zafar estime que cette étude renforce les grandes possibilités offertes par les piles à combustible microbiennes. En outre, la transformation des déchets en énergie verte et renouvelable répond à un double objectif environnemental

« Les piles à combustible microbiennes n’en sont qu’à leur stade de développement et leur potentiel est énorme« , ajoute-t-elle. « Pour l’instant, la tension reste faible, mais je suis impatiente d’étudier les moyens d’améliorer leur production d’énergie et d’appliquer ces pratiques à l’échelle commerciale.« 

Cette recherche est le fruit d’une collaboration entre l’UBC Okanagan et l’Université du Nord de la Colombie-Britannique. Elle a été publiée dans la dernière édition de Bioresource Technology.

À propos de l’UBC Okanagan
Le campus Okanagan de l’UBC est un pôle innovant de recherche et d’apprentissage fondé en partenariat avec les populations autochtones locales, la nation Syilx Okanagan, sur le territoire traditionnel, ancestral et non cédé de laquelle se trouve le campus.