Génération d'électricité à partir d'eaux usées - Des bactéries bio-ingénierées produisent de l'énergie.

Des chercheurs ont bio-ingénieré la bactérie E. coli, largement étudiée, pour produire de l'électricité. Ce travail révolutionnaire, publié dans le journal Joule, met en évidence le potentiel de cette bactérie dans divers environnements, notamment les eaux usées.

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Des scientifiques ont réussi à ingénier la bactérie E. coli pour générer de l'électricité, offrant des avancées potentielles dans la gestion des déchets, la production d'énergie et d'autres applications bioélectriques.

« Nous avons ingénieré la bactérie E. coli, le microbe le plus largement étudié, pour générer de l'électricité », déclare le professeur Ardemis Boghossian de l'EPFL. « Bien qu'il existe des microbes exotiques qui produisent naturellement de l'électricité, ils ne peuvent le faire qu'en présence de produits chimiques spécifiques. E. coli peut se développer à partir d'une large gamme de sources, ce qui nous a permis de produire de l'électricité dans divers environnements, y compris à partir d'eaux usées. »

Dans un article publié le 8 septembre dans le journal Joule, l'équipe de Boghossian a signalé une réalisation révolutionnaire en bioélectronique, permettant aux bactéries E. coli courantes de générer de l'électricité. Ce travail décrit une approche novatrice qui pourrait révolutionner à la fois la gestion des déchets et la production d'énergie.

Les bactéries E. coli, un élément essentiel de la recherche biologique, ont été exploitées pour créer de l'électricité grâce à un processus appelé transfert d'électrons extracellulaire (EET). Les chercheurs de l'EPFL ont modifié les bactéries E. coli pour qu'elles présentent une EET améliorée, ce qui en fait des « microbes électriques » hautement efficaces. Contrairement aux méthodes précédentes qui nécessitaient des produits chimiques spécifiques pour la production d'électricité, les bactéries E. coli bio-ingénierées peuvent produire de l'électricité tout en métabolisant une variété de substrats organiques.

Une des principales innovations de l'étude réside dans la création d'une voie d'EET complète au sein d'E. coli, un exploit jamais réalisé auparavant. En intégrant des composants de Shewanella oneidensis MR-1, une bactérie célèbre pour sa production d'électricité, les chercheurs ont réussi à construire une voie optimisée qui traverse les membranes interne et externe de la cellule. Cette nouvelle voie a surpassé les approches partielles précédentes et a permis une multiplication par trois de la génération de courant électrique par rapport aux stratégies conventionnelles.

Mohammed Mouhib et Melania Reggente, les scientifiques principaux de l'étude, posent dans leur laboratoire à l'EPFL. Crédit : Jamani Caillet (EPFL)

Il est important de noter que les bactéries E. coli modifiées ont montré des performances remarquables dans divers environnements, notamment les eaux usées collectées dans une brasserie. Alors que les microbes électriques exotiques étaient en difficulté, les E. coli modifiées se sont épanouies, démontrant leur potentiel pour le traitement des déchets à grande échelle et la production d'énergie.

« Au lieu de fournir de l'énergie au système pour traiter les déchets organiques, nous produisons de l'électricité tout en traitant les déchets organiques en même temps - en faisant d'une pierre deux coups ! » déclare Boghossian. « Nous avons même testé notre technologie directement sur les eaux usées que nous avons collectées chez Les Brasseurs, une brasserie locale à Lausanne. Les microbes électriques exotiques n'ont même pas pu survivre, tandis que nos bactéries électriques bio-ingénierées ont pu se développer de manière exponentielle en se nourrissant de ces déchets. »

Les implications de l'étude vont au-delà du traitement des déchets. En étant capable de générer de l'électricité à partir d'une large gamme de sources, les bactéries E. coli modifiées peuvent être utilisées dans des piles à combustible microbienne, l'électrosynthèse et la biosensibilité, entre autres applications. De plus, la flexibilité génétique de la bactérie signifie qu'elle peut être adaptée à des environnements et des matières premières spécifiques, en en faisant un outil polyvalent pour le développement de technologies durables.

« Notre travail est très opportun, car les microbes bioélectriques modifiés repoussent les limites dans de plus en plus d'applications réelles », déclare Mouhib, l'auteur principal du manuscrit. « Nous avons établi un nouveau record par rapport à l'état de l'art précédent, qui reposait uniquement sur une voie partielle, et par rapport au microbe utilisé dans l'un des plus importants articles récemment publiés dans le domaine. Avec tous les efforts de recherche actuels dans ce domaine, nous sommes enthousiastes quant à l'avenir des bactéries bioélectriques et nous avons hâte que nous et d'autres fassions avancer cette technologie à grande échelle. »