James Behan, chimiste travaille sur des matériaux permettant une électrocatalyse plus écologique

Le Dr James Behan est un électrochimiste qui travaille sur des moyens plus écologiques de fabriquer des électrocatalyseurs. Il a commencé son projet BioNanoC au laboratoire de l’ISCR (Université de Rennes 1) en janvier 2022.

Equipe BIENVENÜE : Bonjour James, pouvez-vous nous en dire plus sur la façon dont vous vous êtes intéressé à votre domaine de recherche ?

Dr James Behan : J’ai étudié la chimie à l’université et me suis spécialisé dans l’électrochimie pendant mon doctorat. Je travaillais en particulier sur les électrocatalyseurs, qui sont des matériaux facilitant les réactions électrochimiques. Au cours de mon doctorat puis de mon premier post-doc, j’ai également travaillé sur la synthèse et la caractérisation de nanomatériaux, notamment pour les nanomatériaux appliqués dans un environnement biologique (comme le sol, l’océan ou même le corps humain). Les nanomatériaux sont des matériaux dont la taille est au maximum des centaines de fois plus petite que l’épaisseur d’un seul cheveu humain. La recherche sur les matériaux et les catalyseurs de ce type peut être considérée comme de la recherche fondamentale, bien qu’il existe également de nombreuses applications utiles dans les appareils et la médecine.

Quelles sont vos recherches dans le cadre du projet BioNanoCat ?

Je vais continuer à travailler sur les catalyseurs, mais je cherche maintenant des méthodes permettant d’exploiter l’activité des micro-organismes vivants (en particulier des bactéries) pour synthétiser les catalyseurs à ma place. Certaines des réactions électrochimiques les plus importantes sont réalisées à l’aide de métaux précieux tels que le platine. Cela pose un certain nombre de problèmes : ce sont des matériaux coûteux à obtenir, et leur répartition géographique n’est pas toujours uniforme, ce qui entraîne des coûts supplémentaires de transport, sans parler des problèmes potentiels géopolitiques.

Aujourd’hui, on s’intéresse de plus en plus à l’utilisation de bactéries ou d’autres micro-organismes qui sont capables de produire eux-mêmes des catalyseurs alternatifs en utilisant des matériaux moins chers. Cela fonctionne parce que certaines bactéries se développent dans des environnements riches en contamination métallique, soit en raison de l’activité industrielle ou agricole, soit en raison de processus naturels. Ces métaux (par exemple le cobalt ou le cuivre) sont toxiques pour elles, tout comme ils le seraient pour nous, et les bactéries ont donc développé des mécanismes pour les absorber et les neutraliser. Si nous cultivons les bactéries sur un matériau, elles peuvent former une sorte de colonie sur la surface, appelée biofilm. Nous pouvons alors exploiter les processus naturels de ce biofilm en recueillant les catalyseurs (qui sont souvent présents sous forme de nanoparticules) et en testant leur activité dans des réactions importantes.

Au-delà de l’utilisation des bactéries pour créer des sources d’énergie vertes, ce processus peut également être considéré comme écologique dans le sens où les bactéries éliminent ces métaux lourds de l’environnement naturel, il s’agit donc également d’une forme de décontamination.

Quelles sont les perspectives en termes d’application ?

À la fin de la bourse, je ne prévois pas d’avoir un dispositif complet fonctionnant et prêt à être commercialisé. Mon objectif est de développer une stratégie pour préparer et isoler les catalyseurs et de tester leur activité à un niveau fondamental. Je me concentre davantage sur le fonctionnement de l’aspect matériel. A long terme, mon travail pourrait aider à préparer des dispositifs de piles à combustible, qui sont des sources d’énergie verte car elles libèrent de l’énergie sans dégager de CO2.

Pourquoi avez-vous choisi de venir en Bretagne ?

Mon directeur de thèse est un expert mondial dans le domaine de la bioélectrochimie, c’est donc le laboratoire idéal pour mener ce travail. Nous avons déjà collaboré pendant mon doctorat et j’étais intéressé par ce domaine. J’apporte mon expertise du côté des matériaux et je travaillerai sur la microbiologie dans le cadre de mon perfectionnement et de ma formation.

Enfin, avez-vous des recommandations à faire à un lecteur désireux d’en savoir plus sur l’électrochimie et les biofilms ?

Je tiendrai un blog sur l’avancement du projet sur mon propre site web, jamesbehan.net, ainsi que sur d’autres sites scientifiques comme researchgate. Le projet n’en est qu’à ses débuts, mais j’espère communiquer ce qui se passe dans le travail d’une manière très accessible aux personnes extérieures !