Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2024 / Les systèmes bioénergétiques émergents offrent des voies innovantes pour passer des produits pétroliers à des alternatives plus durables. La branche de la bioélectrochimie axée sur l'énergie a un potentiel significatif pour influencer les secteurs de l'énergie verte et de la bioénergie. Les systèmes bioélectrochimiques (BES), utilisant des composants biologiques tels que les bactéries comme biocatalyseurs, sont en cours de développement et de miniaturisation pour de nouvelles biotechnologies. Le domaine des BES évolue rapidement avec de nouvelles applications, architectures de dispositifs et méthodologies de recherche. Cette thèse présente une enquête approfondie sur les propriétés hydrodynamiques et cinétiques des BES, en se concentrant particulièrement sur les performances et le comportement des biofilms électroactifs (EAB) sous différents débits et concentrations de nutriments. Des BES microfluidiques avancés ont été utilisés pour isoler et identifier les limitations cinétiques à différents stades de croissance des biofilms, fournissant une analyse approfondie de la cinétique des enzymes dans des conditions de flux. En outre, la thèse discute du développement et de l'optimisation des piles à combustible microbiennes sans membrane microfluidique (MFC), qui ont atteint des densités de puissance record. Cette étude améliore la compréhension de l'interaction entre l'hydrodynamique, la croissance des biofilms et la cinétique électrochimique, ouvrant la voie à de futures avancées dans la conception et l'application des technologies BES. / Emerging bioenergy systems offer innovative pathways to transition from petroleum products to more sustainable alternatives. The energy-focused branch of bioelectrochemistry holds significant potential to influence green energy and bioenergy sectors. Bioelectrochemical systems (BES), utilizing biological components such as bacteria as biocatalysts, are being developed and miniaturized for new biotechnologies. The BES field is rapidly evolving with new applications, device architectures, and research methodologies. This thesis presents a comprehensive investigation into the hydrodynamic and kinetic properties of BES, with a particular focus on the performance and behavior of electroactive biofilms (EABs) under varying flow rates and nutrient concentrations. Advanced microfluidic BES were employed to isolate and identify kinetic limitations at different stages of biofilm growth, providing an in-depth analysis of enzyme kinetics under flow conditions. Additionally, the thesis discusses the development and optimization of microfluidic membraneless microbial fuel cells (MFCs), which achieved record power densities. This study enhances the understanding of the interplay between hydrodynamics, biofilm growth, and electrochemical kinetics, paving the way for future advancements in the design and application of BES technologies.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/150846 |
| Date | 23 September 2024 |
| Creators | Khodaparastasgarabad, Nastaran |
| Contributors | Greener, Jesse, Couture, Manon |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xxiv, 207 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
Page generated in 0.0019 seconds