Du bio-hydrogène en deux étapes à partir des déchets
La fermentation anaérobie des déchets organiques est un processus bien étudié, qui oxyde la matière organique, produisant de l'hydrogène et des produits finaux du métabolisme. La technologie des piles électrochimiques microbiennes peut utiliser ces produits pour générer davantage d'hydrogène. Donc, l'association de la fermentation anaérobie avec les piles électrochimiques microbiennes autorise une utilisation complète et optimale des flux de déchets organiques, avec l'avantage supplémentaire d'une récupération de l'énergie et de l'élimination efficace de polluants. Le projet WASTE2BIOHY (Sustainable hydrogen production from waste via two-stage bioconversion process: an eco-biotechnological approach) voulait étudier les communautés microbiennes impliquées dans la conversion de la matière organique en énergie. Les chercheurs ont d'abord déterminé les types de déchets organiques convenant à la production d'hydrogène, puis comment contrôler des bioprocessus pour la fermentation anaérobie et les piles électrochimiques microbiennes. Les résultats ont montré que plusieurs types de déchets organiques convenaient à une production efficace d'hydrogène. Les données ont servi à créer un modèle mathématique afin de décrire et prévoir le potentiel de production d'hydrogène pour tous les types d'eaux usées. Cet outil puissant permet d'évaluer rapidement le potentiel d'un effluent à générer de l'hydrogène, rendant la fermentation anaérobie réellement viable dans un contexte industriel. En outre, les chercheurs ont évalué diverses communautés microbiennes à fins d'ensemencement, puis ils en ont sélectionné et caractérisé certaines pour leur grande efficacité à produire de l'hydrogène, aussi bien dans la fermentation anaérobie que dans les piles électrochimiques microbiennes. L'analyse statistique multivariée des données métagénomiques des populations initiales et finales de microbes, a montré de fortes corrélations entre l'origine de l'ensemencement, la structure finale des populations de fermentation, et leur comportement métabolique. Ces travaux ont apporté des connaissances approfondies et importantes sur les critères à utiliser pour prévoir avec exactitude les voies métaboliques des microbes. Les chercheurs ont aussi proposé des procédures innovantes pour sélectionner des populations microbiennes particulières avec un fort rendement de production d'hydrogène, et évitant la croissance de micro-organismes consommant cet hydrogène. Ils se sont particulièrement intéressés aux populations halophiles, car beaucoup de flux de déchets organiques sont riches en sels, comme les eaux usées de traitement des saumures d'olives, ce qui les rend difficiles à traiter via des méthodes biologiques classiques. Finalement, WASTE2BIOHY a mis au point de nouvelles méthodes pratiques pour contrôler le métabolisme de populations microbiennes, en vue d'optimiser le fonctionnement de la fermentation anaérobie et des piles électrochimiques microbiennes sur des déchets organiques réels. Le développement de ces processus biologiques en culture mixte permettra à l'Europe de devenir dans un futur proche un acteur majeur des biotechnologies de génération d'hydrogène biologique.
Mots‑clés
Biohydrogène, fermentation anaérobie, flux de déchets organiques, piles électrochimiques microbiennes, WASTE2BIOHY
