Couplage de la fermentation sombre et de l’électrolyse microbienne pour la production d’hydrogène : Formation et maintenance du biofilm électro-actif

Le rendement de production de biohydrogène par voie fermentaire est limité par la production concomitante d’acides organiques. Ces sous-produits constituent de bons substrats pour des biofilms électroactifs en vue d’une conversion complète de la matière organique en CO2 et en H2 dans un électrolyseur microbien. L’objectif de cette thèse est d'analyser, dans le cadre du couplage de ces deux procédés et pour chacun d’eux, les liens entre la structure des communautés microbiennes et les fonctions macroscopiques qui leur sont associées. L’originalité de cette étude a été de travailler en milieu salin, favorable au transport de charges en électrolyse microbienne mais peu étudié en fermentation. Les résultats montrent une forte sélection des micro-organismes dans les deux procédés, dont certains peu caractérisés jusqu’alors, associés à de bonnes performances de production d’hydrogène. Une méthode d’enrichissement en bactéries électroactives est également proposée. Enfin, en situation de couplage, l’introduction de biomasse issue de la fermentation pourrait entrainer une baisse de l’activité du biofilm.

Biohydrogen production from dark fermentation is limited because of the associated production of organic acids. These by-products can be used as substrates in a microbial electrolysis cell (MEC), since electroactive biofilms can completely convert organic matter into hydrogen and carbon dioxide. This work aims at analyzing, in the context of the coupling of those two processes and for each one, the relationship between microbial community structures and the associated macroscopic functions. The originality of this study is to work in saline conditions (30-35 gNaCl/L), which favors the charges transfer in the MEC electrolyte but is poorly studied in dark fermentation. Results showed a high selection of microorganisms in both processes associated to good hydrogen production performances. Some of whom are poorly characterized until now. An iron-enrichment method to enrich electroactive bacteria is also proposed. Finally in coupling situation, the introduction of biomass originated from dark fermentation could result to a decrease of biofilm activity.