Le processus commence par la consommation de matière organique par les bactéries et leur dégradation par leur métabolisme. Au cours de ce processus, les bactéries libèrent des électrons comme sous-produit. Ces électrons sont ensuite captés par l’anode du MFC, qui est en contact avec les bactéries. Les électrons voyagent à travers le circuit externe du MFC et sont finalement acceptés par la cathode, où ils se combinent avec l'oxygène pour former de l'eau.
La réaction chimique globale peut être simplifiée comme suit :
Matière organique + Bactéries → Électrons (captés par l'anode)
Électrons (par circuit externe) → Cathode + Oxygène → Eau
Suite à ce transfert d’électrons, un courant électrique est généré entre l’anode et la cathode. La tension et la puissance de sortie du MFC dépendent de divers facteurs tels que le type de bactérie, la concentration du substrat et l'efficacité du système.
Voici quelques exemples de cellules capables de convertir l’énergie chimique pour produire un courant électrique à l’aide de MFC :
Shewanella oneidensis :Cette bactérie est couramment utilisée dans les MFC en raison de sa forte activité exoélectrogénique. Les espèces de Shewanella peuvent utiliser divers composés organiques et se trouvent dans les environnements aquatiques.
Geobacter sulfurreducens :Une autre bactérie exoélectrogénique bien connue, Geobacter, peut transférer des électrons vers des électrodes et utiliser divers substrats tels que l'acétate et le lactate.
Pseudomonas aeruginosa :les espèces de Pseudomonas ont montré leur capacité à générer de l'électricité dans les MFC en utilisant des substrats organiques comme le glucose et l'acétate.
Escherichia coli :Bien qu'elles ne soient pas aussi couramment utilisées que les bactéries mentionnées précédemment, certaines souches d'E. coli ont été conçues pour présenter un comportement exoélectrogénique.
Ces cellules se distinguent par leur capacité à convertir l’énergie chimique stockée dans les composés organiques en énergie électrique grâce au processus de transfert d’électrons extracellulaires. Cette capacité ouvre des possibilités pour les applications de production de bioénergie et de traitement des eaux usées, où les MFC peuvent produire de l'électricité tout en traitant simultanément les polluants organiques.
