| Titre : | Isolement et identification des souches bactériennes électrogènes contenues contenu s dans le lixiviat de fumier de cheval et impliquées dans une biopile |
| Auteurs : | Goussas Bahia, Auteur ; Bakhti Oum Khelifa, Auteur ; Hammani H., Directeur de thèse |
| Type de document : | texte imprimé |
| Editeur : | Dr. Moulay Tahar Université Saida, Faculté des Sciences Naturelles et de la Vie, 2015/2016 |
| Format : | 97 p / 29 CM |
| Accompagnement : | CD |
| Langues: | Français |
| Langues originales: | Français |
| Catégories : | |
| Mots-clés: | pile à combustible microbienne ; membrane ; biofilm ; bioanode ; bactérie électo-active |
| Résumé : |
Les piles à combustible microbienne (PACMs) sont des piles capables de
convertir l’énergie chimique de combustibles organiques, directement en énergie électrique. Dans ces piles, l’oxydation du combustible est assurée par des micro- organismes dits "électro-actifs" qui forment des biofilms à la surface de l’anode et jouent le rôle de catalyseur des réactions électrochimiques. Les travaux qui font l’objet de ce manuscrit ont eu pour objectif de créer un prototype de biopile microbienne à deux compartiments, aussi simple et économique que possible, en utilisant le lixiviat de fumier de cheval comme source de biocatalyseur, et des milieux hydro-organiques qui peuvent être utilisés comme source de combustion (il s’agit de l’acide lactique et de l’acétate de sodium). La conception et la mise en matche de cette pile à combustible microbienne, nous a généré une énergie électrique ayant un potentiel qui a atteint la valeur de 300 mV. Donc, ce résultat nous a confirmé l’existence d’un biofilm qui a été formé sur la bioanode de la pile. Afin de mettre en évidence la nature de ce biofilm, une analyse microbiologique servant à l’identification de la communauté microbienne électro-chimiquement active associée à l’anode de la biopile, a été entreprise. Les résultats obtenus ont révélé l’existence, dans le lixiviat du fumier de cheval, deux souches bactériennes, à savoir : E coli qui et déjà connu par son pouvoir électro-actif et Providencia rettgeri . |
| Note de contenu : |
Introduction générale…..……….…..…………………………….………….......3
Chapitre I : Généralités sur la Technologie des Piles à Combustible..6 I. Introduction………………………………………………………………....…6 II. Définition d’une pile à combustible………………………………………8 III. Les différents types de piles à combustibles…………………….…8 III.1. Piles à combustible « haute température »……………………… ….….…8 III.1.1. Pile à combustible à oxyde électrolyte solide…..…………………. …8 III.1.2. Pile à combustible à carbonate fondu………………………………….9 III.2. Piles à combustible « à basse température »…… …………………...…..10 III.2.1. Pile à combustible alcaline ou AFC (Alkaline Fuel cell)…………….10 III.2.2. Pile à combustible à acide phosphorique (PAFC)………………….. 11 III.2.3. Pile à Combustible à Membrane Echangeuse de Protons (PEMFC)…11 IV. Piles à combustible biologiques………………………………………...13 IV.1. Généralités……………………………………………………………….13 IV.2. Classification des biopiles………………………………………...........13 IV.2.1. Biopiles microbiennes………………………………………………. 14 IV.2.2.Biopiles à mitochondrie……………………………………………….14 IV.2.3. Biopiles enzymatiques………………………………………………. 15 IV.2.4. Biopiles hybrides…………………………………………………... 18 V. Technologie de la pile à combustible microbienne………………….. 19 V.1. Constituants des piles microbiennes…………………………………..…21 a- Electrodes……………………………………………………………..21 b- Résistance externe…………………………………………………... 21 c- Membrane……………………………………………………….……21 d- Anolyte……………………………………………………………..…21 e- Catholyte……………………………………………………………...22V.2. Bioconversions lors de la production d’électricité………….………...…..22 VI. Conclusion…..………………………………………………………..…….23 VII. Références bibliographiques……………………………………………..24 Chapitre II : Le Biocatalyseur d’une Pile à combustible Microbienne : Biofilm……………………...………………………......27 I. Introduction………………….………………….…………………………....27 II.Définition des biofilms……………………………………………………..27 II. Formation du biofilm………………………………..……………………28 III.1. Attachement sur la surface (adhésion des bactéries)…………………… 29 III.2. Croissance u biofilm…………………………………………………….30 III.3. Détachement du biofilm (dispersion du biofilm)………………………..31 IV. Origine, nature et mécanismes des biofilms électroactifs ……....31 IV.1. Génération d’électricité par les micro-organismes……………………..31 IV.2. Les micro-organismes électroactifs issus des études en environnements naturels…………………………………………………………………………31 IV.3. Résultats de la caractérisation des populations bactériennes adhérées sur les électrodes des PACs microbiennes…………………………………..…32 IV.3.1. Bactéries représentatives des familles identifiées sur les anodes des PACs microbiennes en sédiments…………………………………..…... 32 IV.3.2. Bactéries identifiées à partir des biofilms électroactifs anodiques….33 IV.3.3. Bactéries ferriréductrices……………………………………………34 IV.3.4. Bactéries identifiées dans les biofilms électroactifs cathodiques……34 V. Transfert extra-cellulaire d'électrons (TEE)……….… …………….…35 V.1. Transfert indirect d’électrons………………………………………….....37 V.2. Transfert direct d’électrons………………………………………….…...37 VI. Références bibliographiques……………………………..……………...39 Chapitre III : Matériels et Méthodes.............................................................45I. Objectif du travail.…………………………… …………………………... 45 II. Technique de la caractérisation voltampérométrique………………. 46 II.1. Description de la cellule électrochimique……………………………… 46 II.2. Mode opératoire………………………………………………………….47 II.3. Membranes étudiées……………………………………………….….….48 III. Pile à Combustible Microbienne……………………………………….48 III.1. Source du biocaralyseur de la biopile microbienne……………..………48 III.2. Préparation du lixiviat………………………………………………….. 48 III.3. Combustibles utilisés……………………………………………………49 III.4. Conception de la biopile…………………………………………………49 III.4.1. Principe de la pile à combustible microbienne…………………...49 III.4.2. Montage de la biopile…………………………………………..…49 III.4.3. Bioanode………………….…………………………………....…51 III.4.4. Cathode……………………………………………………….…. 52 III.4.5. Electrolyte (anolyte et catholyte)……………………………...….52 III.4.6. Circuit externe………………………………………………….....53 III.4.7. Réaction d’oxydo-réduction…………………………………… .. 53 III.5. Expérimentation des biopiles confectionnées…………………………..54 IV. Analyse microbiologique…………………………………………..….…54 IV.1. Isolement des souches bactériennes électroactives…………………..….55 IV.2. Purification de souches bactériennes…………………………………...55 IV.3. Identification de souches bactériennes……………………………….…55 IV.3.1. Aspect macroscopique…………………………………...……….55 IV.3.2. Aspect microscopique : Coloration de Gram………………...…...55 IV.3.3. Caractérisation biochimique des isolats…………………...……...56 IV.3.3.1. Mise en évidence d’enzyme respiratoire : Catalase…….…...56 a) Principe………………………………………….………..…56 b) Mode opératoire……………………………….………..…...56 IV.3.3.2. Caractérisation des souches par la galerie API 20 E…...…...56 a) Principe………………………….……………….…...……..56 b) Technique de préparation de la galerie……………...……....57 c) Préparation de l’inoculum…………………………...……... 57 d) Inoculation de la galerie…………………………….....…….57e) Lecture et interprétation………………………………....…..58 V. Confirmation du pouvoir électrogène des souches isolées…………59 VI . Référence bibligraphique………………………………...………….….60 Chapitre IV : Résultats et discussions………………………………...……61 I. Introduction………………………………………………………..…….….61 II. Caractérisation volt-ampérométrique de la membrane échangeuse de cation Nafion 117………………………..……………………………….…..61 II.1. Configuration de la cellule d’étude……………………………….…....61 II.1.1 En présence de l’électrolyte HCl…………………………………. 61 II.1.2 En présence de l’électrolyte NaCl………………………..………. 62 II.1.3 En présence de l’électrolyte KCl………………………………….. 63 II.2. Les méthodes graphiques pour la détermination de la densité de courant limite……………………..…………………………………………………...64 a. Méthode du point d’inflexion……………………………………….64 b. Méthode de Cowan-Brown……………………………..………….. 65 c. Méthode de la dérivée……………………………………...……….66 II.3. Récapitulatif des résultats obtenus à partir des courbes I-V avec la membrane Nafion 117…………………….…………………….……………67 III. Caractérisation voltampérométrique de la membrane échangeuse de cations CMX……………………………...……………………………….70 III.1. Configuration de la cellule d’étude……………………………….……...70 III.1.1. En présence de l’électrolyte NaCl………………………………..70 III.1.2. En présence de l’électrolyte HCl………………………………….71 III.1.3. En présence de l’électrolyte KCl……………………………….. . 72 III.2. Récapitulatif des résultats obtenus à partir des courbes I-V……………73 IV. Etude comparative des deux membranes……………………..……….76 IV.1. Comparaison des résistances ohmiques des deux membranes mesurées dans un système électrolytique à 0.1 N………………………………..………76 IV.2. Comparaison des résistances ohmiques des deux membranes mesurées dans un système électrolytique à 0.05 N…………………………..…………...76 IV.3. Comparaison des résistances ohmiques des deux membranes mesurées dans un système électrolytique à 0.01 N……………………………………….77IV.4. Comparaison des courants limites des deux membranes mesurées dans un système électrolytique à 0.1 N…………………………………..…….……77 IV.5. Comparaison des courants limites des deux membranes mesurées dans un système électrolytique à 0.5 N………………………………………..…….78 IV.6. Comparaison des courants limites des deux membranes mesurées dans un système électrolytique à 0.01 N…………………………………………….78 V. Lancement de la biopile fonctionnant avec le lixiviat de fumier de cheval………………………………………………………………………………..80 VI. Etude microbiologique de la biopile fonctionnant avec le lixiviat de fumier de cheval…………………………………..……………….…….82 VI.1 Isolements et purifications des éspèces bactériennes électro-actives ……….82 VI. 2.Caractérisations phénotypiques des isolats ………………………………..83 VI.2.1. Aspect macroscopique………………………………………………83 VI.2.2. Aspect microscopique………………………………………..….….83 VI.3. Caractéristiques biochimiques des isolats……………………….....……85 VI.3. 1. Mise en évidence d’enzyme respiratoire…………………….….…85 VI.3.2. Résultats des plaques API 20 E…………………………….…….…86 VII. Confirmation du pouvoir électrogène des souches identifiées ….…...91 VII.1. Lancement de la deuxième biopile à partir de la souche Providencia rettgeri…………………………………………………………….……………….91 VII.2. Lancement de la troisième biopile à partir de la souche Escherichia Coli 1. ……………………………………………………………………………….....92 VIII. Références Bibliographiques…...…………………………..…………94 Conclusion générale…..…………………………………………………………97 Annexe |
Exemplaires
| Code-barres | Cote | Support | Localisation | Section | Disponibilité |
|---|---|---|---|---|---|
| aucun exemplaire |
