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Biofilms éléctroactifs : formation, caractérisation et mécanismes

Parot, Sandrine (2007) Biofilms éléctroactifs : formation, caractérisation et mécanismes. (Electroactive biofilms : formation, characterization and mechanisms.)

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Abstract

Certaines bactéries, capables d'échanger des électrons avec un matériau conducteur sans l'aide de médiateur, forment sur la surface conductrice des biofilms électroactifs. Cette propriété bactérienne a été récemment découverte (2001). Les objectifs de ce travail sont de développer des biofilms électroactifs dans divers environnements naturels à partir de la flore indigène, puis par des méthodes électrochimiques complémentaires, chronoampérométrie et voltammétrie cyclique, d'évaluer l'électroactivité d'isolats issus de biofilms ainsi formés et de caractériser les mécanismes du transfert d'électrons entre bactéries et matériau. Tout d'abord, des biofilms électroactifs ont été développés en chronoampérométrie dans du terreau et de l'eau provenant de la mangrove guyanaise. Ces biofilms sont respectivement capables d'utiliser une électrode comme accepteur d'électrons (oxydation) ou comme donneur (réduction). Dans le terreau, les résultats obtenus en chronoampérométrie et en voltammétrie cyclique suggèrent un transfert électronique en deux étapes : consommation lente du substrat puis transfert rapide des électrons entre les bactéries et l'électrode.Ensuite, la capacité à catalyser la réduction de l'oxygène a été démontrée par voltammétrie cyclique pour des isolats aérobies facultatifs issus des biofilms du terreau (Enterobacter spp. et Pseudomonas spp.) et des isolats aérobies obtenus à partir de biofilms marins (majoritairement Roseobacter spp.). Enfin, des biofilms générant une augmentation du courant en chronoampérométrie ont été développés en bioréacteur sur milieu synthétique à partir d'une culture pure d'isolats. Ainsi, pour la première fois, l'électroactivité de plusieurs souches anaérobies de Geobacter bremensis isolées des biofilms du terreau a été mise en évidence. ABSTRACT : Some bacteria, which are able to exchange electrons with a conductive material without mediator form on conductive surfaces electroactive biofilms. This bacterial property has been recently discovered (2001). Objectives of this work are to develop electroactive biofilms in various natural environments from indigenous flora, then through complementary electrochemical techniques (chronoamperometry and cyclic voltammetry), to evaluate electroactivity of isolates coming from so-formed biofilms and to characterize mechanisms of electron transfer between bacteria and materials. First, electroactive biofilms have been developed under chronoamperometry in garden compost and in water coming from Guyana mangrove. These biofilms were respectively able to use an electrode as electron acceptor (oxidation) or as electron donor (reduction). In compost, results obtained in chronoamperometry and cyclic voltammetry suggest a two-step electron transfer: slow substrate consumption, then rapid electron transfer between bacteria and the electrode. Thereafter, the ability to reduce oxygen was demonstrated with cyclic voltammetry for facultative aerobic isolates from compost biofilms (Enterobacter spp. and Pseudomonas spp.) and for aerobic isolates obtained from marine electroactive biofilms (Roseobacter spp. in majority). Finally, biofilms inducing current increase in chronoamperometry were developed in bioreactor with synthetic medium from a pure culture of isolates. Hence, for the first time, electroactivity of several anaerobic strains of Geobacter bremensis isolated from compost biofilms was highlighted

Department or laboratory:Laboratoire de Génie Chimique - LGC (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Delia, Marie-Line
Uncontrolled Keywords:Bioélectrochimie - Biofilms électroactifs - Biofilms marins - Terreau - Geobacter bremensis - Roseobacter spp. KEYWORDS: Bioelectrochemistry - Electroactive biofilms - Marine biofilms - Compost - Geobacter bremensis - Roseobacter spp
Subjects:Process engineering > Process and environmental engineering
Deposited On:10 April 2008

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