Grâce à la photosynthèse, les plantes produisent de la matière organique qui est en partie relarguée au niveau des racines. Les micro-organismes du sol la dégradent via leur métabolisme et rejettent dans le milieu des électrons, des protons et du dioxyde de carbone. Les électrons sont captés par une anode et relâchés dans un compartiment cathodique, générant un courant électrique. Le compartiment anodique et le compartiment cathodique sont séparés par une membrane semi-perméable. Les protons, les électrons et le dioxygène dissous réagissent dans le compartiment cathodique, formant de l'eau.