Valorisation énergétique des déchets et sous-produits de l’industrie agroalimentaire pour la production du biohydrogène

Abstract

L'utilisation des biocathodes dans les systèmes bioélectrochimiques (BES) pour éliminer les nitrates et les nitrites des eaux usées est devenue un domaine de recherche important. Notre objectif est d'étudier la capacité de certaines bactéries à éliminer les polluants grâce à un système électrochimique. A travers cette étude, nous tentons à expliquer un mécanisme de transfert de charge direct entre la bactérie et la cathode. À cette fin, nous avons choisi cinq espèces bactériennes, Shewanella oneidensis (MR1), Thiobacillus denetrificans, Pseudomonas fluorecince, et Escherichia Coli, incorporées comme catalyseurs dans des biofilms. Ces biofims ont été employé dans un screening bactérien pour déceler le transfert extra cellulaire direct des électrons, ce qui a permis par la suite d’appliquer dans la réduction des nitrates et les nitrites dans le système bioélectrochimique (BES). Le screening bactérien a démontré le non capacité de Escherichia Coli et Pseudomoas fluorescens à échanger les électrons directement avec la cathode et donc utilisées comme témoin. Cependant Shewanella oneidensis et Thiobacillus denetrificans ont montré une activité électrochimique par le biais de la voltammétrie cyclique et l'ampérométrie aux potentiels de -0,35 V et -0,7 V vs Ag/Ag Cl respectivement, au cours de la réduction des nitrates et nitrites par MR1, et à différentes concentrations de nitrate ; 0 mM ; 10 mM ; 20 mM ; 40 mM ; 60 mM et 80 mM, sous contrôle de température fixée à 30 C°. Les résultats obtenus demontrent une augmentation de 30 J /Aμ cm2 est obtenue à chaque 20 Mm de nitrite rajoutée, ce qui correspond à 50 J /Aμ cm2 et 80 J /Aμ cm2 avec MR-1. La densité du courant a atteint -145 J/μA cm2 , ce qui est 10 fois plus de plus grande, Le pic est observé au voisinage de -0.46 V, dans le cas de T. denitrificans, Chez MR1 une augmentation est enregistrée avec un pic de -150 J/μA cm2 au voisinage de -0,45 V. Une influence de la concentration bactérienne avec MR1 a donné en présence du NO-3 Une augmentation de 0.15 et 0.02 J J/μA cm2 est enregistrée respectivement à partir d’une DO de 0.4 et 0.6. Cependant, elle disparait à une DO de 0.2. Nous avons également établi un modèle de transfert de charge et de matiéreà partir des données d'impédance. Les résultats obtenus avec la variation de concentrations bactériennes, nous permettent d’aller vers la possibilité de faire un modèle de biocapteur bactérien. Les travaux sur l’electrolyseur inoculé par les boues sédimentaires des eaux saumâtres d’Ouargla, ont été testés pour leur rendemant en biohydrogène, suite à un couplage entre fermentation et bioélectrochimie.