Chaque année, environ 44 milliards de cigarettes sont vendues en France, ce qui fait de ce pays l’un des plus gros consommateurs de tabac dans le monde.
Tous les ans, plus de 30 milliards de cigarettes sont jetées par terre en France et 4 300 milliards dans le monde, produisant un déchet très polluant : le mégot de cigarette. Les cigarettes sont composées de plus de 4 000 substances nocives et les mégots qui en résultent en contiennent tout autant. Ainsi, lorsqu’ils sont jetés dans la nature, les mégots de cigarettes relarguent ces substances nocives qui se retrouvent alors dans nos sols, nappes phréatiques et océans, créant une problématique environnementale majeure.
De plus, le mégot de cigarette et plus particulièrement le filtre, est composé de matière plastique, l’acétate de cellulose. Cette matière plastique ralentit la dégradation naturelle du déchet qui peut alors s’étendre de 10 à 15 ans.
Dans ce contexte, l’objectif de notre projet, Cinergy est de valoriser le filtre des mégots de cigarettes en le dégradant à l’aide de bactéries afin de produire de l’électricité.
Le système de production d’énergie est basé sur le fonctionnement d’une Microbial Fuel Cell (MFC). En effet, la MFC ou pile microbienne, est une technique qui permet de générer un courant électrique à partir de micro-organismes (ex: bactéries). En dégradant des nutriments pendant leur croissance, les bactéries produisent des électrons qui sont ensuite transportés vers une anode permettant de générer le courant électrique, pouvant être par la suite utilisé ou récupéré.
Dégradation de l’acétate de cellulose par une bactérie (Escherichia coli) afin de produire du lactate qui sera métabolisé par une seconde
bactérie (Shewanella oneidensis) pour produire des électrons et créer un courant électrique. En parallèle une autre bactérie (E.coli) produira des flavines afin d’augmenter le transfert d’électrons à l’anode.
Les mégots de cigarettes sont composés d’acétate de cellulose, autrement dit des sucres qui vont pouvoir servir de substrat pour les bactéries. Pour cela, les mégots vont premièrement être broyés afin de séparer les fibres d’acétate de cellulose.
Ces fibres vont ensuite être dégradées par la bactérie Escherichia coli à l’aide de différentes enzymes afin de produire des sucres : glucose et acétate. E.coli métaboliserait le glucose et l’acétate afin de produire du lactate. Le lactate serait ensuite excrété et une seconde bactérie dite électrogène, Shewanella oneidensis,pourra le métaboliser et produire des électrons qui seront ensuite transmis à l’électrode de la MFC.
En d’autres termes, Shewanella possède la capacité de donner ses électrons finaux à un conducteur solide et ainsi produire de l’électricité.
L’objectif final de notre projet est de récolter l’électricité produite et la stocker dans une batterie ou un accumulateur afin d’obtenir un rendement intéressant.