Des bactéries colorées combinent les eaux usées et la lumière pour produire une énergie propre

Ce que vous venez de jeter dans les toilettes pourrait être plus utile que vous ne le pensiez. Les chercheurs ont découvert qu'un type de bactérie violette peut décomposer les composés organiques présents dans les eaux usées et les transformer en énergie.

Les composés organiques dans les eaux usées font l'objet d'études depuis des décennies. Les ingénieurs ont passé des décennies à essayer de comprendre comment extraire les éléments bénéfiques des eaux usées. Cependant, il n’existe pas encore de méthode d’extraction efficace et les usines de traitement les rejettent comme contaminants.

En utilisant juste un léger courant électrique, cette bactérie phototrophe pourpre pourrait jouer un rôle clé dans la décomposition des déchets.

"L'un des problèmes les plus importants des usines de traitement des eaux usées actuelles est le niveau élevé d'émission de carbone", a déclaré le co-auteur, Daniel Puyol, de l'Université King Juan Carlos, en Espagne. "Notre processus de bioraffinerie à base de lumière pourrait fournir un moyen de récolter de l'énergie verte à partir des eaux usées, sans empreinte carbone."

D'où viennent les bactéries violettes?

Quand on pense à la photosynthèse, on pense souvent au vert de la chlorophylle. Cependant, la chlorophylle quitte l'automne pour laisser derrière elle des teintes jaunes, orange et rouges.

Les chercheurs ont souligné que les pigments photosynthétiques se déclinent en plusieurs couleurs et organismes. C’est là que les bactéries phototrophes entrent en jeu.

Les bactéries capturent de l'énergie dans une variété de pigments. Cependant, le métabolisme de l'organisme – pas la couleur – a attiré l'attention de Puyol et de l'équipe. Les bactéries ont utilisé des molécules organiques et de l'azote plutôt que du CO2 et de l'H20 pour la photosynthèse.

Cette différence leur donne un avantage sur d’autres bactéries et algues phototrophes. Cela signifie également qu'ils peuvent fabriquer n'importe quoi, du gaz hydrogène aux protéines, en passant par un type de polyester biodégradable, à cause de ce métabolisme, selon les chercheurs.

"Les bactéries phototrophes pourpres constituent un outil idéal pour la récupération des ressources des déchets organiques, grâce à leur métabolisme très divers", a expliqué Puyol.

Transformer les déchets en biocarburant avec une empreinte carbone minimale

Les chercheurs ont expliqué que l'un des avantages les plus intéressants à éliminer les eaux usées résiduaires est la dépense d'énergie nécessaire pour le faire.

"Notre groupe manipule ces conditions pour adapter le métabolisme des bactéries violettes à différentes applications, en fonction de la source de déchets organiques et des exigences du marché", a déclaré le co-auteur, le professeur Abraham Esteve-Núñez de l'Université d'Alcalá, en Espagne. "Mais ce qui est unique dans notre approche est l'utilisation d'un courant électrique externe pour optimiser la production de bactéries violettes."

L'ensemble du système s'appelle un système bioélectrochimique et utilise les voies métaboliques des bactéries pourpres pour connecter des électrons. En améliorant le flux d'électrons dans les bactéries, un courant électrique peut accélérer la vitesse à laquelle les bactéries synthétisent les eaux usées.

"Cela démontre que les bactéries pourpres peuvent être utilisées pour récupérer un biocarburant précieux à partir de matières organiques généralement présentes dans les eaux usées – l'acide malique et le glutamate de sodium – avec une faible empreinte carbone", a rapporté Esteve-Núñez.

Puyol a expliqué dans un communiqué qu'il restait encore beaucoup à faire:

"L’un des objectifs initiaux de l’étude était d’accroître la production de biohydrogène en donnant des électrons de la cathode au métabolisme de la bactérie violette. Cependant, il semble que la bactérie PPB préfère utiliser ces électrons pour fixer le CO2 au lieu de créer H2.

"Nous avons récemment obtenu des fonds pour poursuivre cet objectif grâce à des recherches plus poussées et nous y travaillerons dans les années à venir. Restez à l'écoute pour un meilleur ajustement métabolique."