Thèse soutenue

Conception de biocathode et implication du fer dans de nouveaux modes de transfert d'électrons
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Auteur / Autrice : Nicolas Chabert
Direction : Wafa Achouak
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Microbiologie
Date : Soutenance le 21/12/2017
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
Jury : Président / Présidente : Philippe Cuny
Examinateurs / Examinatrices : Feth-el-Zahar Haichar, Elisabeth Lojou, Violaine Bonnefoy, Jérôme Rose
Rapporteurs / Rapporteuses : Noureddine Bousserrhine, Alain Bergel

Mots clés

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Résumé

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Les piles à combustible microbiennes (PCMs) sont une technologie convertissant l’énergie chimique stockée dans la matière organique en énergie électrique à l’anode à l’aide de bactéries dites électroactives. A l'inverse des bioanodes, l’intérêt porté aux cathodes biologiques dans les PCMs est récent et ces dernières sont encore peu étudiées. Les objectifs de ces recherches ont donc été d’identifier et de décrire des bactéries ainsi que les mécanismes permettant de catalyser une réduction cathodique notamment celle de l’oxygène. La première partie des travaux portant sur la réalisation d’un criblage pour la formation de biocathodes a révélé l’inefficacité du métabolisme hétérotrophe pour la conception de biocathodes performantes. De ce fait, la suite des travaux a porté sur la bactérie chimiolithoautotrophe acidophile Acidithiobacillus ferrooxidans. Deux mécanismes de transfert d’électrons dépendant du fer ont été mis en évidence générant un courant maximal de -3,8 A.m-2. Nous avons également abordé les mécanismes de transfert d’électrons en milieu neutre chez une bactérie hétérotrophe, Pseudomonas brassicacearum NFM421 bien que peu performante en terme de production de courant. Cette dernière permet une catalyse indirecte de la réduction de l’oxygène à la cathode à pH neutre via un métabolite secondaire le 2,4-diacéthylphloroglucinol associé au fer, mettant encore une fois en lumière l’importance du fer dans le transfert d’électrons. Ce travail a également porté sur la potentielle application des biopiles dans des environnements anthropisés en vue de l’extraction de métaux et plus particulièrement de terre rares qui s’avèrent être une voie de recherche prometteuse.