Le rôle des micro-organismes dans la biorémédiation – Une revue

Introduction

Les micro-organismes sont largement distribués sur la biosphère en raison de leur capacité métabolique est très impressionnante et ils peuvent facilement se développer dans une large gamme de conditions environnementales. La versatilité nutritionnelle des micro-organismes peut également être exploitée pour la biodégradation des polluants. Ce type de processus est appelé « biorémédiation ». Il se poursuit en se basant sur la capacité de certains micro-organismes à convertir, modifier et utiliser les polluants toxiques afin d’obtenir de l’énergie et la production de biomasse dans le processus . Au lieu de simplement collecter le polluant et de le stocker, la biorémédiation est une activité microbiologique bien organisée qui est appliquée pour décomposer ou transformer les contaminants en formes élémentaires et composées moins toxiques ou non toxiques. Les biorémédiateurs sont des agents biologiques utilisés pour la biorémédiation afin de nettoyer les sites contaminés. Les bactéries, les archées et les champignons sont les principaux biorémédiateurs typiques. L’application de la biorémédiation est un processus biotechnologique impliquant des micro-organismes pour résoudre et éliminer les dangers de nombreux polluants par biodégradation dans l’environnement. Les termes de biorémédiation et de biodégradation sont plus interchangeables. Les micro-organismes agissent comme des outils importants d’élimination des polluants dans le sol, l’eau et les sédiments, principalement en raison de leurs avantages par rapport aux autres protocoles de procédure d’assainissement. Les micro-organismes restaurent l’environnement naturel d’origine et empêchent toute nouvelle pollution. L’objectif de cette revue est d’exprimer la tendance actuelle de l’application/du rôle des micro-organismes dans la biorémédiation et de contribuer au contexte pertinent qui est identifié comme des lacunes dans ce domaine thématique. Actuellement, c’est un domaine de recherche chaud parce que les microorganismes sont écologiques et prometteurs matériel génétique précieux pour résoudre les menaces environnementales.

Facteurs affectant la biorémédiation microbienne

La biorémédiation est impliquée dans la dégradation, l’élimination, l’altération, l’immobilisation ou la détoxification de divers produits chimiques et déchets physiques de l’environnement par l’action des bactéries, des champignons et des plantes. Les micro-organismes sont impliqués par leurs voies enzymatiques et agissent comme biocatalyseurs et facilitent le déroulement des réactions biochimiques qui dégradent le polluant souhaité. Les micro-organismes n’agissent contre les polluants que lorsqu’ils ont accès à une variété de composés matériels qui les aident à générer de l’énergie et des nutriments pour construire davantage de cellules. L’efficacité de la biorémédiation dépend de nombreux facteurs, notamment la nature chimique et la concentration des polluants, les caractéristiques physico-chimiques de l’environnement et leur disponibilité pour les micro-organismes. La raison pour laquelle la vitesse de dégradation est affectée est que les bactéries et les polluants n’entrent pas en contact les uns avec les autres. De plus, les microbes et les polluants ne sont pas répartis uniformément dans l’environnement. Le contrôle et l’optimisation des processus de biorémédiation est un système complexe dû à de nombreux facteurs. Ces facteurs sont inclus ici : l’existence d’une population microbienne capable de dégrader les polluants, la disponibilité des contaminants pour la population microbienne et les facteurs environnementaux (type de sol, température, pH, présence d’oxygène ou d’autres accepteurs d’électrons, et nutriments).

Facteurs biologiques

Les facteurs biotiques affectent la dégradation des composés organiques par la compétition entre les microorganismes pour des sources de carbone limitées, les interactions antagonistes entre les microorganismes ou la prédation des microorganismes par les protozoaires et les bactériophages. La vitesse de dégradation des contaminants dépend souvent de la concentration du contaminant et de la quantité de « catalyseur » présent. Dans ce contexte, la quantité de « catalyseur » représente le nombre d’organismes capables de métaboliser le contaminant ainsi que la quantité d’enzymes produites par chaque cellule. L’expression d’enzymes spécifiques par les cellules peut augmenter ou diminuer le taux de dégradation du contaminant. De plus, l’étendue du métabolisme du contaminant doit faire intervenir des enzymes spécifiques et leur « affinité » pour le contaminant ainsi que la disponibilité du contaminant sont largement nécessaires. Les principaux facteurs biologiques sont inclus ici : mutation, transfert horizontal de gènes, activité enzymatique, interaction (compétition, succession et prédation), sa propre croissance jusqu’à ce que la biomasse critique soit atteinte, la taille et la composition de la population .

Facteurs environnementaux

Les caractéristiques métaboliques des micro-organismes et les propriétés physico-chimiques des contaminants ciblés déterminent l’interaction possible au cours du processus. La réussite réelle de l’interaction entre les deux ; cependant, dépend des conditions environnementales du site de l’interaction. La croissance et l’activité des micro-organismes sont affectées par le pH, la température, l’humidité, la structure du sol, la solubilité dans l’eau, les nutriments, les caractéristiques du site, le potentiel redox et la teneur en oxygène, le manque de ressources humaines qualifiées dans ce domaine et la biodisponibilité physico-chimique des polluants (concentration, type, solubilité, structure chimique et toxicité des contaminants). Les facteurs énumérés ci-dessus déterminent la cinétique de la dégradation. La biodégradation peut se produire dans une large gamme de pH ; cependant, un pH de 6,5 à 8,5 est généralement optimal pour la biodégradation dans la plupart des systèmes aquatiques et terrestres. L’humidité influe sur le taux de métabolisme des contaminants car elle influence le type et la quantité de matières solubles disponibles ainsi que la pression osmotique et le pH des systèmes terrestres et aquatiques . La plupart des facteurs environnementaux sont énumérés ci-dessous.

Disponibilité des nutriments

L’ajout de nutriments ajuste l’équilibre nutritif essentiel pour la croissance et la reproduction microbienne ainsi que d’avoir un impact sur le taux et l’efficacité de la biodégradation. L’équilibrage des nutriments, en particulier l’apport de nutriments essentiels tels que N et P, peut améliorer l’efficacité de la biodégradation en optimisant le rapport C : N : P des bactéries. Pour survivre et poursuivre leurs activités microbiennes, les micro-organismes ont besoin d’un certain nombre de nutriments tels que le carbone, l’azote et le phosphore. En petites concentrations, l’ampleur de la dégradation des hydrocarbures est également limitée. L’ajout d’une quantité appropriée de nutriments est une stratégie favorable pour augmenter l’activité métabolique des microorganismes et donc le taux de biodégradation dans les environnements froids . La biodégradation en milieu aquatique est limitée par la disponibilité des nutriments. Tout comme les besoins nutritionnels d’autres organismes, les microbes mangeurs de pétrole ont également besoin de nutriments pour une croissance et un développement optimaux. Ces nutriments sont disponibles dans l’environnement naturel mais se trouvent en faibles quantités .

Température

Parmi les facteurs physiques, la température est le plus important pour déterminer la survie des micro-organismes et la composition des hydrocarbures . Dans les environnements froids comme l’Arctique, la dégradation du pétrole par des processus naturels est très lente et met les microbes sous une plus grande pression pour nettoyer le pétrole déversé. La température inférieure à zéro de l’eau dans cette région entraîne la fermeture des canaux de transport à l’intérieur des cellules microbiennes, voire le gel de l’ensemble du cytoplasme, ce qui rend la plupart des microbes oléophiles métaboliquement inactifs. Les enzymes biologiques qui participent à la voie de dégradation ont une température optimale et n’auront pas le même roulement métabolique pour chaque température. De plus, le processus de dégradation d’un composé spécifique nécessite une température spécifique. La température accélère ou ralentit également le processus de biorestauration car elle influence fortement les propriétés physiologiques microbiennes. Le taux d’activité microbienne augmente avec la température, et atteint son niveau maximum à une température optimale. Il est devenu diminuer soudainement avec une augmentation ou une diminution supplémentaire de la température et finalement s’arrêter après avoir atteint une température spécifique.

Concentration d’oxygène

Différents organismes ont besoin d’oxygène d’autres aussi n’ont pas besoin d’oxygène en fonction de leur exigence faciliter le taux de biodégradation d’une meilleure façon. La dégradation biologique s’effectue en condition aérobie et anaérobie, car l’oxygène est un besoin gazeux pour la plupart des organismes vivants. La présence d’oxygène dans la plupart des cas peut améliorer le métabolisme des hydrocarbures .

Teneur en humidité

Les micro-organismes ont besoin d’une quantité d’eau adéquate pour accomplir leur croissance. La teneur en humidité du sol ont un effet négatif dans les agents de biodégradation.

pH

PH du composé qui est l’acidité, la basicité et la nature alcaline du composé, il a son propre impact sur l’activité métabolique microbienne et aussi l’augmentation et la diminution du processus d’élimination. La mesure du pH dans le sol pourrait indiquer le potentiel de croissance microbienne . Des valeurs de pH plus élevées ou plus basses ont montré des résultats inférieurs ; les processus métaboliques sont très sensibles aux changements, même légers, du pH .

Caractérisation et sélection du site

Un travail suffisant d’investigation corrective doit être effectué avant de proposer un remède de biorémédiation pour caractériser adéquatement l’ampleur et l’étendue de la contamination. Ce travail doit au minimum englober les facteurs suivants : déterminer complètement l’étendue horizontale et verticale de la contamination, énumérer les paramètres et les emplacements à échantillonner et la justification de leur choix, décrire les méthodes à utiliser pour l’acquisition des échantillons et les analyses à effectuer.

Ions métalliques

Les métaux sont importants en petite quantité pour les bactéries et les champignons, mais en grande quantité, ils inhibent l’activité métabolique des cellules. Les composés métalliques ont un impact direct et indirect sur la vitesse de dégradation.

Composés toxiques

Lorsqu’ils sont en concentrations élevées de nature toxique de certains contaminants, peuvent créer des effets toxiques pour les micro-organismes et ralentir la décontamination. Le degré et les mécanismes de toxicité varient selon les toxiques spécifiques, leur concentration et les microorganismes exposés. Certains composés organiques et inorganiques sont toxiques pour les formes de vie ciblées .

Principe de la biorémédiation

La biorémédiation est définie comme le processus par lequel les déchets organiques sont biologiquement dégradés dans des conditions contrôlées jusqu’à un état inoffensif, ou à des niveaux inférieurs aux limites de concentration établies par les autorités réglementaires. Les micro-organismes sont adaptés à la tâche de destruction des contaminants car ils possèdent des enzymes qui leur permettent d’utiliser les contaminants environnementaux comme nourriture. L’objectif de la biorémédiation est de les encourager à travailler en leur fournissant des niveaux optimaux de nutriments et d’autres produits chimiques essentiels à leur métabolisme afin de dégrader/détoxifier les substances dangereuses pour l’environnement et les êtres vivants. Toutes les réactions métaboliques sont médiées par des enzymes. Celles-ci appartiennent aux groupes des oxydoréductases, hydrolases, lyases, transférases, isomérases et ligases. De nombreuses enzymes ont une capacité de dégradation remarquablement large en raison de leur affinité non spécifique et spécifique pour le substrat. Pour que la biorémédiation soit efficace, les micro-organismes doivent attaquer les polluants par voie enzymatique et les convertir en produits inoffensifs. Comme la biorémédiation ne peut être efficace que lorsque les conditions environnementales permettent la croissance et l’activité microbienne, son application implique souvent la manipulation des paramètres environnementaux pour permettre la croissance et la dégradation microbienne à un rythme plus rapide .

La biorémédiation se produit naturellement et est encouragée avec en ajout des êtres vivants et des engrais. La technologie de la biorémédiation est principalement basée sur la biodégradation. Elle se réfère à l’élimination complète des polluants toxiques organiques dans des composés inoffensifs ou naturels comme le dioxyde de carbone, l’eau, les composés inorganiques qui sont sans danger pour la vie humaine, animale, végétale et aquatique. De nombreux mécanismes et voies ont été élucidés pour la biodégradation d’une grande variété de composés organiques ; par exemple, elle est achevée en présence et en l’absence d’oxygène.

L’avantage de la biorémédiation

-C’est un processus naturel, il prend un peu de temps, comme un processus acceptable de traitement des déchets pour les matériaux contaminés tels que le sol. Les microbes sont capables de dégrader le contaminant et augmentent en nombre lorsque le contaminant est présent. Lorsque le contaminant est dégradé, la population biodégradante diminue. Les résidus du traitement sont généralement des produits inoffensifs comprenant de l’eau, du dioxyde de carbone et de la biomasse cellulaire.

Il nécessite un effort très réduit et peut souvent être réalisé sur place, souvent sans causer de perturbation majeure des activités normales. Cela élimine également la nécessité de transporter des quantités de déchets hors du site et les menaces potentielles pour la santé humaine et l’environnement qui peuvent survenir pendant le transport.

-Il est appliqué dans un processus rentable car il a perdu moins que les autres méthodes conventionnelles (technologies) qui sont utilisées pour le nettoyage des déchets dangereux. Méthode importante pour le traitement des sites contaminés par le pétrole.

-Il aide également à la destruction complète des polluants, beaucoup des composés dangereux peuvent être transformés en produits inoffensifs, et cette caractéristique élimine également la possibilité d’une responsabilité future associée au traitement et à l’élimination des matériaux contaminés.

-Il n’utilise pas de produits chimiques dangereux. Les nutriments, en particulier les engrais, sont ajoutés pour rendre la croissance microbienne active et rapide. Communément, utilisé sur les pelouses et les jardins. En raison de la biorémédiation changer les produits chimiques nocifs dans l’eau et les gaz inoffensifs, les produits chimiques nocifs sont complètement détruits .

-Simple, moins de travail et bon marché en raison de leur rôle naturel dans l’environnement.

-Ecologique et durable .

-Les contaminants sont détruits, et non simplement transférés dans différents milieux environnementaux.

-Non intrusif, permettant potentiellement une utilisation continue du site.

-Facilité relative de mise en œuvre .

-Moyen efficace de remédier à l’écosystème naturel à partir d’un certain nombre de contaminants et d’agir comme des options respectueuses de l’environnement .

L’inconvénient de la biorémédiation

-Il est limité aux composés qui sont biodégradables. Tous les composés ne sont pas susceptibles de se dégrader rapidement et complètement.

-Il existe certaines inquiétudes quant au fait que les produits de la biodégradation peuvent être plus persistants ou toxiques que le composé parent.

-Les processus biologiques sont souvent très spécifiques. Les facteurs importants du site nécessaires à la réussite comprennent la présence de populations microbiennes capables de métabolisme, des conditions de croissance environnementale appropriées et des niveaux appropriés de nutriments et de contaminants.

-Il est difficile d’extrapoler des études en laboratoire et à l’échelle pilote à des opérations sur le terrain à grande échelle.

-La recherche est nécessaire pour développer et concevoir des technologies de biorémédiation qui conviennent aux sites avec des mélanges complexes de contaminants qui ne sont pas uniformément dispersés dans l’environnement. Les contaminants peuvent être présents sous forme de solides, de liquides et de gaz.

-Cela prend souvent plus de temps que d’autres options de traitement, comme l’excavation et l’enlèvement du sol ou l’incinération.

•Regulatory uncertainty remains regarding acceptable performance criteria for bioremediation. There is no accepted definition of « clean », evaluating performance of bioremediation is difficult.

Microorganisms and pollutants (Tables 1-5)
Table 1: Microorganisms and Hydrocarbon (organic compound) interaction.
Microorganisms Compound Reference
Penicillium chrysogenum Monocyclic aromatic hydro carbons, benzene, toluene, ethyl benzene and xylene ,phenol compounds
P. alcaligenes P. mendocina and P. putida P. veronii, Achromobacter, Flavobacterium, Acinetobacter Petrol and diesel polycyclic aromatic hydrocarbons toluene
Pseudomonas putida Monocyclic aromatic hydrocarbons, e.g. benzene and xylene.
Phanerochaete chrysosporium Biphenyl and triphenylmethane
A. niger, A. fumigatus, F. solani and P. funiculosum Hydrocarbon
Coprinellus radians PAHs, methylnaphthalenes, and dibenzofurans
Alcaligenes odorans, Bacillus subtilis, Corynebacterium propinquum, Pseudomonas aeruginosa phenol
Tyromyces palustris, Gloeophyllum trabeum, Trametes versicolor hydrocarbons
Candida viswanathii Phenanthrene, benzopyrene
cyanobacteria, green algae and diatoms and Bacillus licheniformis naphtalene
Acinetobacter sp., Pseudomonas sp., Ralstonia sp. and Microbacterium sp, aromatic hydrocarbons
Gleophyllum striatum striatum Pyrene, anthracene, 9- metil anthracene, Dibenzothiophene Lignin peroxidasse
Acinetobacter sp., Pseudomonas sp., Ralstonia sp. and Microbacterium sp, aromatic hydrocarbons
Gleophyllum striatum striatum Pyrene, anthracene, 9- metil anthracene, Dibenzothiophene Lignin peroxidasse
Acinetobacter sp., Pseudomonas sp., Ralstonia sp. and Microbacterium sp, aromatic hydrocarbons
Gleophyllum striatum striatum Pyrene, anthracene, 9- metil anthracene, Dibenzothiophene Lignin peroxidasse
Table 2: Groups of microorganisms important for oil bioremediation.
Microorganisms Compound Reference
Fusariumsp. oil
Alcaligenes odorans, Bacillus subtilis, Corynebacterium propinquum, Pseudomonas aeruginosa oil
Bacillus cereus A diesel oil
Aspergillus niger, Candida glabrata, Candida krusei and Saccharomyces cerevisiae crude oil
B. brevis, P. aeruginosa KH6, B. licheniformis and B. sphaericus crude oil
Pseudomonas aeruginosa, P. putida, Arthobacter sp and Bacillus sp diesel oil
Pseudomonas cepacia, Bacillus cereus, Bacillus coagulans, Citrobacter koseri and Serratia ficaria diesel oil, crude oil
Table 3: Representative examples of most dominate microorganisms in the involvement of dyes bioremadation.
Microorganisms Compound Reference
B. subtilis strain NAP1, NAP2, NAP4 oil-based based paints
Myrothecium roridum IM 6482 industrial dyes
Pycnoporus sanguineous, Phanerochaete chrysosporium and Trametes trogii industrial dyes
Penicillium ochrochloron industrial dyes
Micrococcus luteus, Listeria denitrificans and Nocardia atlantica Textile Azo Dyes
Bacillus spp. ETL-2012, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus pumilus HKG212 Textile Dye (Remazol Black B), Sulfonated di-azo dye Reactive Red HE8B, RNB dye
Exiguobacterium indicum, Exiguobacterium aurantiacums, Bacillus cereus and Acinetobacter baumanii azo dyes effluents
Bacillus firmus, Bacillus macerans, Staphylococcus aureus and Klebsiella oxytoca vat dyes, Textile effluents
Table 4: Microorganisms serve for utilizing heavy metals.
Microorganisms Compound Reference
Saccharomyces cerevisiae Heavy metals, lead, mercury and nickel
Cunninghamella elegans Heavy metals
Pseudomonas fluorescensand Pseudomonas aeruginosa Fe 2+, Zn2+, Pb2+, Mn2+ and Cu2
Lysinibacillus sphaericusCBAM5 cobalt, copper, chromium and lead
Microbacterium profundi strain Shh49T Fe
Aspergillus versicolor, A. fumigatus, Paecilomyces sp., Paecilomyces sp., Terichoderma sp., Microsporum sp., Cladosporium sp. cadmium
Geobacter spp. Fe (III), U (VI)
Bacillus safensis (JX126862) strain (PB-5 and RSA-4) Cadmium
Pseudomonas aeruginosa, Aeromonas sp. U, Cu, Ni, Cr
Aerococcussp., Rhodopseudomonas palustris Pb, Cr, Cd
Table 5: Potential biological agents for pesticides.
Microorganisms Compound Reference
Bacillus, Staphylococcus Endosulfan
Enterobacter Chlorpyrifos
Pseudomonas putida, Acinetobacter sp., Arthrobacter sp. Ridomil MZ 68 MG, Fitoraz WP 76, Decis 2.5 EC, malation
Acenetobactor sp., Pseudomonas sp., Enterobacter sp. and Photobacterium sp. chlorpyrifos and methyl parathion

Heavy metals cannot be destroyed biologically (« no degradation », changes occur in the nuclear structure of the element), but only transformed from one oxidation state or organic complex to another. Besides, bacteria are also efficient in heavy metals bioremediation. Microorganisms have developed the capabilities to protect themselves from heavy metal toxicity by various mechanisms, such as adsorption, uptake, methylation, oxidation and reduction. Les micro-organismes absorbent les métaux lourds de manière active (bioaccumulation) et/ou passive (adsorption). La méthylation microbienne joue un rôle important dans la biorémédiation des métaux lourds, car les composés méthylés sont souvent volatils. Par exemple, le mercure, Hg (II) peut être biométhylé par un certain nombre d’espèces bactériennes différentes Alcaligenes faecalis, Bacillus pumilus, Bacillus sp., P. aeruginosa et Brevibacterium iodinium en méthylmercure gazeux .

Types de biorémédiation

Il existe différents types de technologies ou techniques de traitement dans le cadre des processus de biorémédiation. Les méthodes de base de la biorémédiation sont : La biostimulation, l’atténuation, l’augmentation, la mise à l’air libre et les piles.

Biostimulation

Ce type de stratégie est lié par l’injection de nutriments spécifiques au site (sol/eau souterraine) pour stimuler l’activité des micro-organismes indigènes. Elle se concentre sur la stimulation de la communauté de bactéries et de champignons indigènes ou naturellement existants. Premièrement, en fournissant des engrais, des suppléments de croissance et des oligo-éléments. Deuxièmement, en fournissant d’autres exigences environnementales comme le pH, la température et l’oxygène pour accélérer leur taux de métabolisme et leur voie. La présence d’une petite quantité de polluant peut également agir comme un stimulant en activant les opérons des enzymes de biorémédiation. La plupart du temps, ce type de stratégie se poursuit par l’ajout de nutriments et d’oxygène pour aider les micro-organismes indigènes. Ces nutriments sont les éléments de base de la vie et permettent aux microbes de créer les besoins fondamentaux, par exemple, l’énergie, la biomasse cellulaire et les enzymes pour dégrader le polluant. Tous auront besoin d’azote, de phosphore et de carbone .

Bioatténuation

La bioatténuation ou atténuation naturelle est l’éradication des concentrations de polluants dans l’environnement. Elle s’effectue par des processus biologiques (biodégradation aérobie et anaérobie, absorption par les plantes et les animaux), des phénomènes physiques (advection, dispersion, dilution, diffusion, volatilisation, sorption/désorption) et des réactions chimiques (échange d’ions, complexation, transformation abiotique).Des termes tels que la remédiation intrinsèque ou la biotransformation sont inclus dans la définition plus générale de l’atténuation naturelle .

Lorsque l’environnement est pollué par des produits chimiques, la nature peut agir de quatre manières pour nettoyer : 1) De minuscules insectes ou microbes qui vivent dans le sol et les eaux souterraines utilisent certains produits chimiques pour se nourrir. Lorsqu’ils digèrent complètement les produits chimiques, ils peuvent les transformer en eau et en gaz inoffensifs. 2) Les produits chimiques peuvent se coller ou se sorber au sol, qui les maintient en place. Cela ne nettoie pas les produits chimiques, mais peut les empêcher de polluer les eaux souterraines et de quitter le site. 3) Lorsque la pollution se déplace dans le sol et les eaux souterraines, elle peut se mélanger à de l’eau propre. Cela réduit ou dilue la pollution. 4) Certains produits chimiques, comme les huiles et les solvants, peuvent s’évaporer, c’est-à-dire passer de l’état liquide à l’état gazeux dans le sol. Si ces gaz s’échappent dans l’air à la surface du sol, la lumière du soleil peut les détruire. Si l’atténuation naturelle n’est pas assez rapide ou complète, la biorémédiation sera améliorée soit par biostimulation, soit par bioaugmentation.

Bioaugmentation

C’est l’un des mécanismes de biodégradation. L’ajout de micro-organismes dégradant les polluants (naturels/exotiques/ingénierie) pour augmenter la capacité de biodégradation des populations microbiennes indigènes sur la zone contaminée ce processus connu sous le nom de bioaugmentation. Afin d’augmenter rapidement la croissance de la population de micro-organismes naturels et d’améliorer la dégradation qui se nourrit de préférence sur le site contaminé. Les microbes sont collectés sur le site de restauration, cultivés séparément, génétiquement modifiés et renvoyés sur le site. Pour convaincre, tous les micro-organismes essentiels se trouvent là où le sol et les eaux souterraines sont contaminés par des éthènes chlorés, comme dans le tétrachloroéthylène et le trichloroéthylène. Il est utilisé pour s’assurer que les micro-organismes in situ peuvent totalement éliminer et modifier ces contaminants en éthylène et en chlorure, qui sont non toxiques .

La bioaugmentation est le processus d’ajout de microbes modifiés dans un système qui agissent comme des abiorémédiateurs afin d’éliminer rapidement et totalement des polluants complexes. De plus, les micro-organismes génétiquement modifiés montrent et prouvent qu’ils peuvent augmenter l’efficacité de la dégradation d’un large éventail de polluants environnementaux. En raison de leur profil métabolique diversifié, ils peuvent se transformer en produits finaux moins complexes et inoffensifs. Les espèces naturelles ne sont pas assez rapides pour dégrader certains composés et doivent donc être génétiquement modifiées par manipulation de l’ADN. Les microbes génétiquement modifiés dégradent les polluants beaucoup plus rapidement que les espèces naturelles et concurrencent fortement les espèces indigènes, les prédateurs et divers facteurs abiotiques. Les micro-organismes génétiquement modifiés ont montré un potentiel pour la biorémédiation du sol, des eaux souterraines et des boues activées, montrant les capacités de dégradation améliorées d’une large couverture de polluants chimiques et physiques .

Micro-organismes génétiquement modifiés (GEM)

Le micro-organisme génétiquement modifié est un micro-organisme dont le matériel génétique a déjà été modifié par l’application de techniques de génie génétique inspirées de l’échange génétique naturel sinon artificiel entre micro-organismes. Ce type de travail artistique et de procédure scientifique est principalement appelé technologie de l’ADN recombinant. Le génie génétique a amélioré l’utilisation et l’élimination des déchets dangereux et indésirables dans des conditions de laboratoire en créant des organismes génétiquement modifiés. Les organismes vivants recombinants peuvent être obtenus par des techniques de recombinaison de l’ADN ou par l’échange naturel de matériel génétique entre organismes. Actuellement capable d’insérer le gène approprié pour une production d’enzyme particulière qui peut dégrader divers polluants .

Les micro-organismes génétiquement modifiés (GEM) ont montré un potentiel pour les applications de biorémédiation dans le sol, les eaux souterraines et les environnements de boues activées, montrant des capacités de dégradation améliorées englobant un large éventail de contaminants chimiques. Récemment, un certain nombre de possibilités se sont présentées pour améliorer les performances de dégradation en utilisant des stratégies de génie génétique. Par exemple, les étapes limitant le taux de dégradation dans les voies métaboliques connues peuvent être manipulées génétiquement pour augmenter les taux de dégradation, ou des voies métaboliques complètement nouvelles peuvent être incorporées dans des souches bactériennes pour la dégradation de composés auparavant récalcitrants. Dans les GEM, quatre activités/stratégies doivent être réalisées, à savoir : (1) la modification de la spécificité et de l’affinité des enzymes, (2) la construction et la régulation des voies, (3) le développement, le suivi et le contrôle des bioprocédés, (4) les applications des capteurs de bioaffinité pour la détection chimique, la réduction de la toxicité et l’analyse du point final. Les gènes essentiels des bactéries sont portés par un seul chromosome, mais les gènes spécifiant les enzymes nécessaires au catabolisme de certains de ces substrats inhabituels peuvent être portés par des plasmides. Les plasmides ont été impliqués dans le catabolisme. Par conséquent, les GEMs peuvent être utilisés efficacement à des fins de biodégradation et conduisent à représenter/indicier une frontière de recherche avec de larges implications dans le temps futur .

Avantage des GEMs dans la biorémédiation : La fonction principale est d’accélérer la récupération des sites pollués par les déchets, d’augmenter la dégradation des substrats, d’afficher une grande capacité catalytique ou d’utilisation avec une petite quantité de masse cellulaire, de créer des conditions environnementales sûres et purifiées en décontaminant ou en neutralisant toute substance nocive.

Inconvénient des GEMs dans la biorémédiation : Les inconvénients majeurs ne sont jamais effectués dans la procédure traditionnelle, dans certains cas, la mort des cellules sont arrivés, ayant défi associé à leur libération dans l’environnement, Dans un niveau particulier, il a montré que le retard de la croissance et la dégradation du substrat, la variation saisonnière et d’autres fluctuations de facteurs abiotiques ont un impact direct et indirect et la relation sur l’activité microbienne ; enfin, introduit souche étrangère modifiée au système conduit à ne pas réagir et causer un effet négatif non mesurable sur la composition et l’occurrence de la communauté de microorganismes structurels et fonctionnels naturels.

Bioventing

Le bioventing est impliqué dans la ventilation d’oxygène à travers le sol pour stimuler la croissance de bactéries et de champignons naturels ou introduits dans le sol en fournissant de l’oxygène aux microorganismes du sol existants ; en effet, il est fonctionnel dans les composés aérobies dégradables. Le bioventing utilise de faibles débits d’air pour fournir juste assez d’oxygène pour soutenir l’activité microbienne. L’oxygène est le plus souvent fourni par injection directe d’air dans la contamination résiduelle du sol au moyen de puits. Les résidus de carburant adsorbés sont biodégradés, et les composés volatils le sont également, car les vapeurs se déplacent lentement dans un sol biologiquement actif. La biorémédiation efficace des sols contaminés par le pétrole en utilisant le bioventing a été prouvée par de nombreux chercheurs .

Biopiles

Les biopiles sont un moyen de sol excavé contaminé par des hydrocarbures aérobies remédiables, peuvent être traitées dans des « biopiles ». Les biopiles (également appelées biocellules, bioheaps, biomounds et compost Piles) sont utilisées pour réduire les concentrations de polluants pétroliers dans les sols excavés pendant le temps de la biodégradation. Dans ce processus, l’air est fourni au système de biopile par un système de tuyauterie et de pompes qui soit force l’air dans la pile sous une pression positive, soit aspire l’air à travers la pile sous une pression négative . L’activité microbienne est renforcée par la respiration microbienne alors le résultat dans la dégradation du polluant pétrolier adsorbé est devenu élevé .

Conclusion

La biodégradation est une option très fructueuse et attrayante pour remédier, nettoyer, gérer et récupérer la technique pour résoudre l’environnement pollué par l’activité microbienne. La vitesse de dégradation des déchets indésirables est déterminée par la compétition avec les agents biologiques, l’apport inadéquat de nutriments essentiels, les conditions abiotiques externes inconfortables (aération, humidité, pH, température) et la faible biodisponibilité du polluant. En raison de ces facteurs, la biodégradation dans des conditions naturelles n’est pas plus réussie et conduit à être moins favorable. La biorémédiation ne peut être efficace que si les conditions environnementales permettent la croissance et l’activité microbienne. La biorémédiation a été utilisée sur différents sites dans le monde entier avec des degrés de réussite variables. Principalement, les avantages sont plus grands que les inconvénients, ce qui est évident par le nombre de sites qui choisissent d’utiliser cette technologie et sa popularité croissante au fil du temps. Généralement, différentes espèces sont explorées à partir de différents sites et elles sont efficaces dans le mécanisme de contrôle.

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *