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Une super bactérie double la production biologique d'hydrogène

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Dans un laboratoire de Suède, une chercheuse a décrypté le fonctionnement d'une bactérie prometteuse pour la production d'hydrogène à base de biomasse. Cette bactérie, qui a évolué dans les sources thermales, produit en effet deux fois plus d'hydrogène que les bactéries employées actuellement pour produire ce gaz qui pourrait être l'énergie du futur.

Karin Willquist, doctorante en microbiologie, a étudié dans le cadre de sa thèse la physiologie d’une bactérie qui attire l’attention des chercheurs. Celle-ci est en effet capable de produire deux fois plus de dihydrogène que toutes autres bactéries. © Université de Lund

L'hydrogène, ou plus exactement le dihydrogène (H2), représente une énergie séduisante. Sa consommation ne produit que de l’eau. Mais cette molécule n'est pas une source d'énergie. Ce n'est qu'un vecteur énergétique. Avant de l'utiliser, il faut le produire et le stocker... C'est là que l'affaire se corse.

En effet, pour extraire et associer les atomes d'hydrogène en quantité suffisante pour alimenter à grande échelle véhicules et appareils électriques, il faut généralement beaucoup d'énergie pour la production par électrolyse de l'eau ou du gaz naturel dans le cas du reformage du méthane. Si cette énergie n'est pas renouvelable ou si des hydrocarbures sont utilisés comme matière première, l'intérêt environnemental de l'hydrogène s'évapore.

Pourtant, certains organismes sont capables d'extraire l'hydrogène de la biomasse ou de briser les molécules d’eau, et ce sans avoir recours au gaz naturel, au pétrole ni à l'énergie nucléaire. Actuellement, de l'hydrogène est produit de manière biologique, à la manière du biogaz, à partir de déchets organiques et de bactéries, mais le rendement est encore faible.

Ce rendement pourrait doubler grâce à une bactérie extrêmophile découverte en 1987 dans une source thermale, Caldicellulosiruptor saccharolyticus. Karin Willquist de l'Université de Lund (Suède) présente dans sa thèse les raisons et les conditions qui permettent à cette bactérie de produire autant d'hydrogène.

Piégée dans un lieu pauvre en énergie, la bactérie a optimisé sa production d’hydrogène

Si Caldicellulosiruptor saccharolyticus peut produire davantage d'hydrogène que d'autres bactéries, c'est pour trois raisons, confie-telle. « La première est qu'elle s'est adaptée à un environnement pauvre en énergie qui a provoqué le développement de systèmes de transport de glucide très efficaces et d'une capacité de dégradation d'éléments végétaux ordinairement inexploitables. Elle peut donc produire plus d'hydrogène » à partir d'une même quantité de biomasse.

« La seconde raison est que [la bactérie] peut supporter des températures de croissance plus importantes que beaucoup d'autres bactéries. Plus les températures sont élevées, plus d'hydrogène est produit » car la chaleur accélère les mécanismes métaboliques.

« La troisième raison est que Caldicellulosiruptor saccharolyticus est capable de continuer à produire de l'hydrogène même lorsque les conditions sont difficiles, par exemple avec de fortes pressions partielles d'hydrogène, ce qui est nécessaire pour qu'une production biologique d'hydrogène soit financièrement viable. »

En revanche, les fortes concentrations en sel et en hydrogène gazeux inhibent le métabolisme de la bactérie. Il est cependant possible de contrôler les processus de la bactérie de telle sorte que ces concentrations demeurent raisonnables et n'entravent pas la production d'hydrogène.

Selon Karin Willquist, une première étape vers une société de l'hydrogène, rendue possible par le développement des modes de production biotechnologiques, serait d'intégrer progressivement le dihydrogène dans les réseaux de méthane. C'est déjà le cas à Malmö (Suède), où les bus utilisent un mélange de méthane et de dihydrogène, explique-t-elle. « Le bio-hydrogène sera probablement un complément du biogaz dans le futur » prédit-elle.

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