L'électro-fermentation peut-elle transformer des déchets alimentaires tels que la crème glacée en produits chimiques de valeur ?
"Nous créons une industrie à partir des déchets d'une autre industrie
Annonces
L'ajout d'une décharge électrique à la fermentation des déchets alimentaires industriels accélère le processus et augmente le rendement des produits chimiques de base qui sont des composants précieux dans une large gamme de produits, comme le montre une nouvelle recherche.
En développant ce nouveau système, les chercheurs de l'Ohio State University ont également découvert que la combinaison de deux espèces bactériennes dans le mélange d'électro-fermentation permettait non seulement d'accélérer le processus, mais aussi de mieux cibler la production de produits chimiques.
Dans cette étude, les déchets alimentaires étaient constitués de crème glacée et de crème aigre, mais l'équipe a élargi ses travaux en réalisant des expériences avec du marc de café et des algues lacustres.
L'adoption éventuelle de cette technologie pourrait présenter de nombreux avantages : production efficace, durable et rentable de produits chimiques à usages multiples à partir de matières premières qui, autrement, finiraient incinérées ou mises en décharge, contribuant ainsi aux émissions de gaz à effet de serre.
"Nous créons une industrie à partir des déchets d'une autre industrie", a déclaré le premier auteur, Beenish Saba, chercheur en génie alimentaire, agricole et biologique à l'Ohio State.
"Nous utilisons des déchets qu'un entrepreneur fait payer aux entreprises pour qu'elles les emmènent dans une décharge, où ils produisent du méthane. Nous suggérons que les industries peuvent mettre en place un bioréacteur simple dans lequel elles peuvent produire d'autres sous-produits importants".
L'étude a été publiée récemment dans le Journal of Environmental Chemical Engineering.
Ces travaux s'appuient sur des recherches antérieures sur la valorisation des déchets menées par Saba et Katrina Cornish, professeur émérite d'horticulture et de sciences des cultures et d'ingénierie alimentaire, agricole et biologique à l'Ohio State et co-auteur principal de l'étude actuelle.
Le travail de valorisation a consisté à analyser les propriétés physiques et chimiques de 46 échantillons de déchets alimentaires afin d'identifier les bons candidats à la conversion en produits chimiques et en biogaz par le biais d'une variété de processus, y compris la fermentation.
Dans la nouvelle étude, Saba et ses collègues ont comparé le rendement et la durée de la fermentation conventionnelle et de l'électro-fermentation. Les pratiques conventionnelles consistent à placer des déchets alimentaires et des bactéries dans une bouteille, à ajuster les niveaux de nutriments et à incuber les matériaux à 98,6 degrés Fahrenheit. L'électro-fermentation est réalisée à température ambiante dans un bioréacteur équipé d'une électrode alimentée par une tension externe minimale.
"Dans la fermentation conventionnelle, les bactéries se développent joyeusement et produisent des solvants et des gaz", explique M. Saba. "Dans la deuxième étape, nous leur avons donné un peu d'électricité pour qu'elles ressentent une légère irritation, et le métabolisme s'est accéléré. Elles se sont développées et ont mangé avec plaisir, et elles ont produit plus de sous-produits - ce qui signifie que nous pouvons augmenter le rendement."
Le développement de ce nouveau système électrochimique microbien a apporté un autre avantage : la production d'hydrogène.
Les expériences ont montré que la combinaison de deux espèces bactériennes de la famille Clostridium contribuait à la production d'hydrogène gazeux tout en réduisant les déchets de fermentation. On sait que l'espèce C. bijerinckii, couramment utilisée, génère du dioxyde de carbone lors de la transformation des déchets alimentaires en alcools, mais il s'avère qu'une autre espèce, C. carboxidivorans, consomme ce CO2.
"Cela signifie que les déchets d'une bactérie sont utilisés par l'autre bactérie", a déclaré M. Saba. "Il était possible qu'il y ait une relation antagoniste, mais nous avons essayé de les cultiver ensemble et nous avons découvert qu'il y avait une relation synergique entre ces deux bactéries qui fonctionnait bien.
En plus de consommer le CO2, C. carboxidivorans produit de l'hydrogène et des solvants.
"Le dioxyde de carbone est toujours là, mais il est en grande partie consommé et nous donne de l'hydrogène - un produit supplémentaire. Nous avons maintenant deux produits de valeur et un déchet", a-t-elle déclaré.
Ces travaux s'inscrivent dans le cadre d'une attention accrue portée à l'utilisation des déchets alimentaires et des résidus agricoles pour créer des produits biosourcés, a expliqué Mme Saba.
"Nous travaillons à l'amélioration du rendement, de la rentabilité et de l'évolutivité", a-t-elle déclaré. "Le gouvernement demande des travaux dans ce domaine et l'industrie est intéressée par la valorisation des déchets sans avoir à payer pour leur élimination.
"Il y a tellement de matières agricoles ou biologiques qui sont jetées aux ordures. Il est préférable de les utiliser et d'en faire des produits de valeur.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
