biopile à combustible
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CT : Des biopiles à combustible pour une production verte d’électricité

La notion de « vert » a fait l’objet de débats, certains y voyant une association directe aux plantes ou à la biomasse, d’autres le prenant pour un synonyme de « renouvelable ». Les piles à combustible sont considérées comme des alternatives renouvelables pour la production d’électricité, et au sein des biopiles à combustible la biomasse peut être utilisée à la fois pour fournir le combustible mais aussi le catalyseur qui est lui-même par nature renouvelable. Dans cet article, la notion de production verte d’électricité prend donc tout son sens et tous les sens.

Le monde du vivant est source d’inspiration en la matière. Prenons l’exemple de la bactérie Aquifex aeolicus, bactérie ancestrale hyperthermophile (qui se développe à 85 °C), très intéressante car permettant non seulement d’étudier les bases moléculaires de résistance des microorganismes (ici l’apparition de l’oxygène sur terre) mais aussi d’identifier de nouvelles protéines et enzymes présentant des propriétés remarquables. Pour synthétiser l’adénosine triphosphate (ATP), la brique énergétique nécessaire aux réactions chimiques du métabolisme assurant la croissance des microorganismes, cette bactérie va coupler de part et d’autre de la membrane cellulaire l’oxydation de l’hydrogène à la réduction de l’oxygène (Figure 2)

L’énergie issue de ce couplage électronique va être stockée sous forme d’un gradient de protons transmembranaire permettant d’actionner l’ATP synthase, enzyme qui permet la formation d’ATP.

Cette chaine métabolique présente de fortes analogies avec une PAC. C’est ainsi que nait l’idée selon laquelle les enzymes impliquées, hydrogénase pour l’oxydation de l’hydrogène et cytochrome oxydase pour la réduction de l’oxygène, pourraient servir de catalyseurs dans un dispositif que l’on nommera biopile à combustible (BioPAC) (Figure 3). Comme il existe une grande variété de chaines de transport d’électrons dans les microorganismes, impliquant des substrats variés transformés par des enzymes spécifiques, le premier avantage de la BioPAC par rapport à la PAC chimique va être l’élargissement de la gamme des comburants (O2, H2O2) et combustibles (H2, sucres, alcools,…). Bien sûr pour obtenir une puissance de pile suffisante, il s’agira de choisir des couples redox permettant d’obtenir une force électromotrice la plus élevée possible. A ce titre, le couple combustible/comburant H2/O2 sera le plus énergétique.

S : CultScChim – https://culturesciences.chimie.ens.fr/thematiques/chimie-inorganique/chimie-supramoleculaire/des-biopiles-a-combustible-pour-une (consulté le 10.10.2024)

N : 1. – biopile (nf) : Formé par le préfixe «bio-» (du grec bios, « vie »), élément de composition signifiant Vie et servant à former de nombreux termes scientifiques (bio, de biologique), et le substantif féminin «pile» (XIIe siècle, au sens de « monument ». Issu du latin pila, « colonne »), Électricité : Appareil, dispositif qui fournit de l’énergie électrique à partir de l’énergie chimique. Pile électrique ou, simplement, pile, générateur de courant continu, formé de deux électrodes baignant dans un électrolyte.

– à (prép) : IXe siècle. De la préposition latine ad, « dans la direction de, vers », d’où « en vue de, pour ; à l’image de, selon », qui, en latin populaire, s’est substituée au datif, pour exprimer le complément d’attribution, ainsi qu’au génitif pour marquer la possession, et, par extension, a servi à introduire le complément instrumental. Mais, dans des emplois comme à droite, à est issu de la préposition a(b), exprimant la séparation (a dextra).

– combustible (nm) : adjectif et nom masculin. XVe siècle. Dérivé du radical de combustion.

  • I. Adjectif. Qui a la propriété de brûler. Le soufre, le goudron, le bois sec, les feuilles sèches sont très combustibles.
  • II. Nom masculin.
    1.  Matière dont la combustion produit de l’énergie calorifique. Faire provision de combustible. Manquer de combustible. Se servir de charbon, de bois, de mazout, de butane comme combustible.
    2.  Physique nucléaire. Matière apte à entretenir une réaction en chaîne dans un réacteur nucléaire. L’uranium est un combustible nucléaire.

2. Énergie ; Électricité > Pile électrique ; Nanotechnologie > Protection de l’environnement : pile à combustible biologique, biopile à combustible, biopile.

  • Pile à combustible qui utilise des organismes vivants ou des molécules biologiques pour produire de l’électricité à partir de composés organiques.
  • Équivalents en anglais : biological fuel cell, biofuel cell.

3. Électricité > Pile électrique ; Nanotechnologie > Protection de l’environnement : pile à combustible microbienne, PCM, PACM, pile microbienne, pile à bactéries, pile à combustible bactérienne, pile bactérienne, biopile microbienne.

  • Pile électrochimique qui convertit en électricité l’énergie chimique libérée lors de la métabolisation, par des microorganismes, des matières organiques présentes dans les déchets ou les eaux usées.
  • La pile à combustible microbienne, par son fonctionnement, permet de traiter les eaux usées.
  • Au pluriel, on écrira : des piles à combustible microbiennes, des piles à combustible bactériennes.
  • En France, le terme pile à combustible microbienne et l’abréviation PCM sont recommandés officiellement par la Commission d’enrichissement de la langue française, depuis 2013.
  • Équivalents en anglais : microbial fuel cell, MFC, bacterial fuel cell, BFC.

4. Piles à combustible (Électricité) et Technique biologique : biopile.

  • Une biopile inusable. […] C’est une pile à combustible, comme une pile à hydrogène, sauf que le carburant est ici le glucose présent dans l’organisme (dans le liquide extracellulaire ou le sang). […] La biopile pourrait alimenter tous les dispositifs médicaux implantables : stimulateurs cardiaques ou cérébraux […], pompes à insuline pour les diabétiques, etc.
  • Équivalent en anglais : biocell.

S : 1. CNRTL – https://www.cnrtl.fr/etymologie/bio (consulté le 10.10.2024) ; DAF – https://www.dictionnaire-academie.fr/article/A9B1158, https://www.dictionnaire-academie.fr/article/A9P2378, https://www.dictionnaire-academie.fr/article/A9A0004, https://www.dictionnaire-academie.fr/article/A9C3072 (consulté le 10.10.2024) ; FCB. 2 et 3. GDT – https://vitrinelinguistique.oqlf.gouv.qc.ca/fiche-gdt/fiche/26527163/pile-a-combustible-biologique, https://vitrinelinguistique.oqlf.gouv.qc.ca/fiche-gdt/fiche/26527148/pile-a-combustible-microbienne (consulté le 10.10.2024). 4. TERMIUM PLUS – https://www.btb.termiumplus.gc.ca/tpv2alpha/alpha-fra.html?lang=fra&i=1&srchtxt=biopile&index=alt&codom2nd_wet=1#resultrecs (consulté le 10.10.2024).

SYN : pile à combustible biologique, biopile.

S : GDT – https://vitrinelinguistique.oqlf.gouv.qc.ca/fiche-gdt/fiche/26527163/pile-a-combustible-biologique (consulté le 10.10.2024)

RC : biocombustible