Etude des propriétés électroactives des biofilms biologiques : application à la génération de l’électricité

Abstract

Les propriétés électroactives de biofilms rhizosphériques, ont été explorées et mises en œuvre dans la présente thèse, à travers : Premièrement, l’étude de la capacité de trois plantes (C.floribunda, P.diffusus et C.comosum) à convertir l'énergie solaire en énergie électrique, via le système PCMP, sous conditions naturelles d’éclairage et de température. Des valeurs de tensions (390, 650 et 800 mV), densités de courant (30, 19 et 25 mA/m 2 ) et de puissance (0,21, 1,083 et 18mW/m 2 ) ont été respectivement révélées. La Chlorophytum-PCM a montré un comportement typique d’une PCM, à travers les courbes de polarisation. La relation illustrée entre l’activité électrique, l’activité biologique, la lumière, la température et la résistance interne, était directement liée à la formation et à la maturation de biofilms électroactifs, spontanément formés à la surface de l’anode. Ensuite, une étude des biofilms rhizosphériques, a été effectuée sous conditions contrôlées, en utilisant des techniques électrochimiques (CPI et VC). Cinq polarisations ont été étudiées, et deux comportements ont été révélés. Sous (0, +0,155 et +0,3V/SCE), des réponses appréciables en densité de courant atteignant respectivement (1,46, 1,48 et 0,6A/m 2 ), cependant, un courant nul a été enregistré sous (-0,3 et -0,155 V/ESC). Le potentiel (+0,155V/SCE) a donc révélé la meilleure réponse électrique, en utilisant l’acétate comme donneur d’électrons en conditions anaérobies. Des biofilms ayant donné des densités de courant appréciables, 17 souches bactériennes ont été isolées et identifiées. De la totalité des bactéries isolées, les Firmicutes (56,26%) et les aéro-anaérobies facultatives (62,5%) étaient majoritaires par rapport aux Protéobactéries (43,75%) et aux anaérobies strictes (37,5%). En revanche, l’électroactivité des biofilms était proportionnelle et dépendante des aéro-anaérobies et des Protéobactéries, et inversement proportionnelle aux anaérobies strictes et Firmicutes. Le séquençage de l’ADN codant pour l’ARNr 16S des isolats, a montré leur appartenance à 09 genres affiliés à 08 familles bactériennes différentes. Ces isolats ont présenté des similitudes entre 86 et 99,5% avec des souches des genres : Clostridium, Enterococcus, Kurthia, Aeromonas, Pantoeae, Enterobacter et Alcaligenes. Ces souches ont été classées dans un arbre phylogénétique, correspondant à un consortium bactérien certainement responsable de l’életroactivité du sol rhizosphérique de Chlorophytum-PCM.