« Énergie inépuisable » : les scientifiques de Pennsylvanie n’hésitent pas à employer des mots très forts pour décrire leur invention. De l’eau salée, de l’eau douce, de la matière organique et des bactéries bien choisies : et voilà un dispositif capable de produire de l’hydrogène gazeux. Pour l’instant expérimental et coûteux, le procédé pourrait être amélioré…

« Ce système peut produire de l’hydrogène partout où il y a de l’eau sale à proximité d’eau de mer » : c’est ainsi que Bruce Logan, de l’université de Pennsylvanie (PennState University) résume les possibilités de ses MREC, pour Microbial Reverse-electrodialysis Electrolysis Cell, traduisible par cellule d’électrolyse par électrodialyse inverse microbienne. L’idée est de réaliser une hydrolyse (qui casse les molécules d'eau) pour produire de l’hydrogène gazeux – lequel est un bon vecteur d’énergie – en utilisant une double source d’électricité produite gratuitement : l’électrodialyse inverse et… des bactéries.

Il existe effectivement des bactéries qui rejettent des électrons quand elles mangent. Bruce Logan s'intéresse à l'utilisation des eaux usées depuis 2004 et avait décrit en 2005 une version biologique de la pile à combustible, dans laquelle de la matière organique est dégradée dans un compartiment peuplé de bactéries, et capable de produire – un peu – d’électricité. Ce principe est celui de la pile à combustible microbienne, ou MFC (Microbial Fuel Cell), à distinguer de la pile à combustible au sens classique, qui, elle, consomme de l’hydrogène (et l’oxygène de l’air) pour générer de l’électricité. Mais la production d’une MFC est trop faible pour une hydrolyse. L’idée existe de produire de l’hydrogène par ce moyen, mais il faut une source d’électricité complémentaire, donc externe. « Les travaux précédents montrent que de tels systèmes peuvent générer 0,3 volt par cellule alors qu’il en faut 0,414 pour une hydrolyse », précisent les chercheurs.

Faire du courant avec de l’eau

Quant à l’électrodialyse, c'est un procédé connu pour extraire les ions d’un liquide (par exemple le sel de l’eau de mer) à l’aide d’un courant électrique. Avec un jeu de membranes ne laissant passer que les ions positifs pour les unes et les négatifs pour les autres, on parvient ainsi, par exemple, à dessaler l’eau de mer. Peu efficace, la méthode n’est guère prisée. La réaction inverse est possible : avec deux sources d’eau de salinités différentes traversant des membranes alternativement positives et négatives, on peut produire de l’électricité. De l’eau douce et de l’eau de mer peuvent ainsi devenir un générateur d’électricité. Mais là encore, le résultat est médiocre et insuffisant pour une hydrolyse. Il faudrait 25 paires de membranes pour obtenir la tension de 1,8 volt nécessaire pour y parvenir, expliquent les chercheurs, ce qui ruinerait la rentabilité de l’appareil à cause de la puissance consommée par le pompage de l’eau.

L’idée du professeur Logan a été d’additionner ces deux méthodes. Des bactéries nourries de matières organiques, par exemple des eaux usées, produisent du courant électrique, lequel est complété par celui issu de l’électrodialyse inverse. « Il suffit d’ajouter de l’eau douce, de l’eau salée et quelques membranes » explique Bruce Logan.

Une technique à mettre au point

Dans la description du dispositif exposé dans la revue Pnas, l’équipe annonce des résultats modestes mais réels. Leur appareil produit 0,8 à 1,6 mètre cube d’hydrogène gazeux par jour pour 1 mètre cube d’eau utilisé. Le rendement est compris entre 58 et 64 % avec les systèmes testés. Ils utilisent des électrodes en platine, ce qui grève considérablement le coût du procédé. Mais les chercheurs américains sont persuadés qu’un matériau moins onéreux pourrait convenir. Ils citent le sulfure de molybdène, qui ne descendrait le rendement que jusqu’à 50 %.

Le procédé, de plus, reste complexe, et est loin d’être au point. Mais il semble astucieux et même prometteur. Produire localement de l’hydrogène à partir d’eaux usées ou de déchets organiques pour charger des piles à combustibles alimentant des moteurs électriques : voilà une idée qui mérite sans doute d’être creusée…

Futura Sciences 23/09/2011

TOULOUSE - Récupérer les calories des eaux usées produites par une grande agglomération pour chauffer des bâtiments est désormais possible, comme le met en pratique Veolia Environnement à Toulouse et dans son agglomération.

Depuis fin 2012, Veolia chauffe l'un de ses bâtiments grâce aux eaux rejetées dans la Garonne par son usine de Ginestous-Garonne, qui traite les eaux d'environ 700.000 habitants de Toulouse et alentour, ont indiqué jeudi sur place des dirigeants locaux de la multinationale spécialisée dans la gestion de l'eau, des déchets et de l'énergie.

Le procédé réchauffe actuellement l'air des 15.000 mètres carrés dans lesquels Veolia transforme les boues de son usine de traitement en compost destiné à l'agriculture. Mais le dispositif aurait la capacité de chauffer 150 logements et des études sont en cours pour chauffer de la sorte de nouveaux écoquartiers de l'agglomération, par exemple 350 logements à Seilh (Haute-Garonne), a indiqué l'un des cadres de Veolia, Amador Esparza.

C'est porteur d'innovation (parce) qu'aujourd'hui des réseaux d'eaux usées, vous en avez partout en ville (...) Rien n'empêche un promoteur qui fait un projet dans une zone urbaine d'aller voir s'il n'y a pas (...) un réseau de collecte des eaux usées pour dire: "pourquoi j'irais pas chercher des calories là ?", a-t-il dit.

Techniquement, Veolia a installé une dérivation sur le collecteur qui rejette chaque jour dans la Garonne 120.000 mètres cubes d'eau provenant de son usine de traitement. Trente à 35 mètres cubes par heure de cette eau qui ne descend jamais sous 17 degrés sont envoyés par pompage à un échangeur qui restitue les calories à une pompe à chaleur. Celle-ci fait monter la température de l'eau. L'eau portée entre 40 et 60 degrés est conduite à des unités de traitement d'air, qui délivrent l'air chaud dans la compostière.

Si la mise en service d'Energido (le nom de l'équipement) est une première opérationnelle pour Veolia, l'entreprise admet que ses concurrents développent des dispositifs similaires. Mais elle souligne qu'Energido permet d'économiser 650.000 kilowatts-heure par an et épargne à l'environnement l'émission de 34 tonnes de CO2 à l'année.


ROMANDIE.COM 10/1/2013

Un procédé de fabrication de biogaz à partir d'algues et d'eaux d'égout a fourni sa première récolte en Espagne. Un espoir pour l'après-pétrole.

Des toilettes au réservoir ? Un important projet-pilote de production de biogaz-carburant en Espagne, qui cultive des microalgues grâce aux eaux usées, vient de réaliser avec succès sa première récolte, ont annoncé jeudi ses promoteurs. "All-Gas", un projet de 12 millions d'euros lancé en 2011 à Chiclana, à la pointe sud de l'Espagne, revendique le titre de plus grand projet mondial de production d'énergie à partir d'algues cultivées grâce aux eaux des égouts.


Traiter des eaux usées pour les transformer, grâce à la culture de microalgues, en carburant, c'est un rêve qui pourrait devenir réalité à la suite des expérimentations en Espagne.  DR


Mené par Aqualia, une filiale du géant espagnol du BTP et des services FCC, ainsi que cinq autres partenaires, le site pilote de 200 mètres carrés doit permettre de produire d'ici 2016 des biocarburants pour faire circuler 200 voitures roulant au gaz. "La récolte d'algues a eu des résultats remarquables : la biomasse obtenue montre un potentiel énergétique particulièrement élevé (...) avec une capacité de production de méthane d'environ 200 à 300 litres de gaz par kilogramme de biomasse", indique Aqualia dans un communiqué . "Les microalgues permettent également une purification des eaux usées à un haut niveau", souligne-t-il.

Le projet, financé à 60 % par l'Union européenne, consiste à nourrir les microalgues avec les eaux usées, ainsi que du CO2, qui est ensuite recapté lors de sa séparation avec le méthane. De nombreux projets énergétiques de recherche et développement sur les microalgues sont actuellement menés à travers le monde, les États-Unis ayant pris une longueur d'avance. En France, des entreprises comme Fermentalg, la Compagnie du vent (GDF Suez), Naskeo, X-TU, Ennesys ou encore Séché Environnement mènent ou ont mené des projets.

Cette piste suscite beaucoup d'espoir, au moment où les agrocarburants de première génération (dérivés de cultures alimentaires) sont dans le viseur de Bruxelles et d'écologistes, qui les accusent de contribuer à la déforestation et à l'envol des prix des céréales et des huiles. Mais elle se heurte encore à l'obstacle des coûts et de la production de masse. La cosmétique constitue actuellement le débouché le plus rentable pour les microalgues, selon les promoteurs. Le pétrole fossile reste actuellement l'énergie dominante du transport routier, les flottes très réduites de véhicules électriques, à l'hydrogène ou au gaz étant encore très marginales.



 LE POINT 8/8/2013