Université de Rennes 1 Contribution à l'évaluation et à l'optimisation des application des systèmes microbio-électrochimiques : traitement des eaux, production d'électricité, bioélectrosynthèse Contribution to the evaluation and optimisation of microbial electrochemical systems : wastewater treatment, electricity production, microbial electrosynthesis biotechnologiesystème microbio-électrochimiquetraitement des eaux uséesmodification de surfaceacide boronique biotechnologymicrobial electrochemical systemwastewater treatmentsurface modificationboronic acid Biotechnologie Thèses et écrits académiques Eaux usées -- Épuration Thèses et écrits académiques Bioélectrochimie Thèses et écrits académiques Piles à combustible Thèses et écrits académiques Fonctionnalisation des surfaces (chimie) Thèses et écrits académiques Les systèmes microbioélectrochimiques exploitent le métabolisme de microorganismes particuliers afin de catalyser des réactions d'oxydoréduction. Ces microorganismes organisés en biofilms à l'anode ou à la cathode sont en général des bactéries dites électroactives et peuvent être exploités dans une multitude d'applications. Une revue bibliographique des aspects fondamentaux et applicatifs de ce domaine est présentée. La génération d'électricité couplée à l'épuration d'eaux usées à l'anode de piles à combustible microbiologiques a été étudiée. Des bioanodes développées à partir d'acétate (substrat non fermentescible) sont capables de s'adapter et de dégrader le glucose et le lactose (substrats fermentescibles). Leur adaptation et leurs performances dépendent de la maturité du biofilm, du substrat et du renouvellement régulier de l'anolyte. Les propriétés physico-chimiques de la surface des électrodes ont été modulées afin de promouvoir la connexion de biofilms. A l'anode, nous avons étudié le greffage covalent d'acides phényle boroniques susceptibles de se complexer avec des glucides de la membrane externe des bactéries. Cette fonctionnalisation permet de réduire le temps de formation des biofilms et d'en améliorer les performances électriques sur graphite et sur nanotubes de carbone à parois multiples. A la cathode, les modifications de surface connues sur les bioanodes n'ont pas démontré d'influence sur les performances des biocathodes. Les différentes phases du développement de biocathodes catalysant la réduction du dioxygène à haut potentiel ont été étudiées. Le suivi de biocathodes réduisant le CO2 en acides organiques montre une production séquentielle d'acides organiques à chaîne aliphatique de plus en plus longue. Microbial electrochemical devices use the metabolism of particular microorganisms to catalyze redox reactions. The microorganisms organized as biofilms onto anodes and cathodes are usually bacteria defined as electroactive and can be harnessed in electrochemical devices for several applications. A review of the fundamental and practical aspects of this field is presented. The simultaneous generation of electricity coupled to pollutant removal was studied at the anode of microbial fuel cells. Bioanodes developed with acetate (non-fermentable substrate) can adapt to the degradation of fermentable substrates (glucose and lactose). Their adaptation and performances depend on biofilm age, nature of the substrate and regular replacement of anolyte. The physico-chemical properties of electrode surfaces were tuned in order to promote microbial connection. At the anode, we investigated the covalent grafting of phenylboronic acids functionalities that are expected to bind with saccharides of the external membrane of bacteria. This functionalization leads to faster biofilm connection and higher performances of bioanodes on graphite and multi-walled carbon nanotubes. At the cathode, the grafting of chemical functionalities that already proved beneficial to bioanodes did not influence the performances of biocathodes. Different development phases of biocathodes catalyzing O2 reduction at high potential were studied. The monitoring of biocathodes catalyzing CO2 reduction showed a successive generation of organic acids with increasing aliphatic chain length. Electronic Thesis or DissertationText fr application/pdf1 : 6680 Kohttp://ecm.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/5470abbc-b0c9-40ce-a31f-3fb7bb5d2030 Lapinsonnière Laure 1988-10-02 FR 177657960 11013093 laure.lapinsonniere@gmail.com 2013REN1S130 http://www.theses.fr/2013REN1S130 2013-10-22 Doctorat de l'université de Rennes1 mention chimie Université de Rennes 1thesis.degree.grantor_1 02778715X Doctorat Docteur non ouiBarrièreFrédéricintervenant_1130344842 Sciences de la matièreecoleDoctorale_1 139061916 Sciences chimiques‎ de RennespartenaireRecherche_1 161775241 Université européenne de BretagnepartenaireRecherche_2 139075119 ddc:540 BarrièreFrédéricUniversité de Rennes 1Sciences et technologie, médecine, pharmacie, odontologie, droit, économie, gestion, philosophieSciences de la matièreÉcole doctorale Sciences de la matière (Rennes)Sciences chimiques‎ de RennesUniversité européenne de Bretagne ASCII PDF 6840345 restriction 2013-10-21 2014-01-21 restriction 2013-10-21 2014-01-21