Des systèmes bio-électrochimiques pour les roselières ?

L’Université de Gand accueille, entre autres, des chercheurs venant de l’étranger. L’un d’eux étudie la façon dont les systèmes bio-électrochimiques peuvent rendre plus efficaces les filtres à hélophytes, plus connus sous le nom de roselières.

Dans le cadre du projet SuPER W (1), l’Autrichien Marco Hartl prépare un doctorat dont le titre peut être traduit par « Critères optimaux de conception et d’utilisation des filtres à hélophytes équipés de systèmes bio-électrochimiques, pour le traitement des eaux usées ». Il a commencé à y travailler en octobre 2016. Il est prévu qu’il s’achève en 2019. Dans le cadre de son doctorat, il a travaillé durant six mois à l’Université de Gand.

Les hélophytes et autres

Les filtres à hélophytes sont des systèmes d’épuration d’eau plantés d’hélophytes, c.-à-d. de plantes ayant leurs racines dans un sol immergé. Il s’agit la plupart du temps de roseaux, mais d’autres plantes, comme le lys jaune, peuvent également faire partie du système.

Bioélectricité

Moins connus que les filtres à hélophytes, il existe aussi des systèmes bio-électrochimiques, ou BES (pour bio-electrochemical systems). Marco Hartl : « Les BES sont des systèmes qui utilisent des micro-organismes comme catalyseurs pour convertir en électricité, en hydrogène et autres éléments, l’énergie chimique stockée dans des substrats organiques, comme par exemple ceux présents dans les eaux usées. Je trouve fascinant de voir comment certains micro-organismes parviennent à éjecter des électrons hors de leurs cellules, et que nous puissions observer cela et créer ainsi un courant électrique. »

Entre-temps on a découvert différents types de BES, affirme-t-il. « J’en utilise deux. Le premier est la pile à combustible microbienne. Elle est désignée par le sigle MFC (pour Microbial Fuel Cell). Une telle pile à combustible contient des micro-organismes qui assurent la production d’électricité par oxydation de composés organiques. La quantité d’électricité que vous générez de cette manière est encore petite. Elle suffit à peine pour allumer quelques lampes à leds. Je travaille également avec un type particulier de MFC : la cellule d’électrolyse microbienne, ou MEC (pour Microbial electrolysis cell). Ce qui caractérise une MEC c’est que nous lui ajoutons une source de courant externe. Celle-ci modifie la thermodynamique, de sorte que des réactions chimiques peuvent avoir lieu qui autrement seraient difficiles voire impossibles. »

« Des entreprises utilisent déjà des combinaisons de filtres à hélophytes et de BES. »

Combinaison

La recherche de Marco Hartl porte sur la mise en œuvre de BES dans des filtres à hélophytes. « Un inconvénient majeur des filtres à hélophytes est qu’ils nécessitent une surface relativement grande », affirme-t-il. « Mais si vous y ajoutez des MEC et une quantité relativement faible d’électricité, par exemple à partir d’un petit panneau photovoltaïque, vous pouvez pousser les réactions dans les filtres à hélophytes de manière à atteindre un rendement d’épuration supérieur. Cela peut aussi conduire à une surface plus petite. Il se pourrait également que cette combinaison puisse permettre en outre d’éliminer des métaux lourds. Nous espérons également récupérer de cette manière des ressources telles que le phosphore, l’énergie et l’eau. »

« Peut-être », estime Marco Hartl, « pourrions-nous également utiliser les systèmes BES comme biocapteur pour vérifier la teneur en matière organique et en d’autres composés biologiquement actifs, dans le filtre à hélophytes. Sur site, en ligne, et sans utiliser de produits chimiques. »

La question alors est de savoir quand un tel système pourrait être commercialisé. Marco Hartl : « Des entreprises utilisent déjà des combinaisons de filtres à hélophytes et de BES. Je pense ici à des entreprises telles qu’iMETland ou elektroland. »

(1) SuPER-W (www.superw.ugent.be) est un projet européen commun de doctorat financé par le programme européen Marie Skłodowska Curie Actions (MSCA).

Par Koen Vandepopuliere

www.ugent.be