Biorrédiation

La biorrédiation est tout processus biotechnologique qui utilise des micro-organismes, des champignons ou des plantes pour nettoyer et décontaminer un environnement

Qu'est-ce que la biorestauration?

La Biorrédiation C'est tout processus biotechnologique qui utilise les capacités métaboliques des micro-organismes bactériens, des champignons, des plantes et / ou de leurs enzymes isolées, pour éliminer les contaminants dans les sols et les eaux, et les rendre à leur état naturel.

Les micro-organismes et certaines plantes peuvent biotransformer une grande variété de composés organiques polluants et toxiques, jusqu'à. Ils peuvent même dégrader certains composés organiques à leurs formes les plus simples, comme le méthane (ch₄) et le dioxyde de carbone (CO₂).

Certains micro-organismes et plantes peuvent également extraire ou immobiliser dans l'environnement (In situ) Éléments chimiques toxiques, tels que les métaux lourds. En immobilisant la substance toxique dans l'environnement, il cesse d'être disponible pour les organismes vivants et, par conséquent, ne les affecte pas.

Par conséquent, la diminution de la biodisponibilité d'une substance toxique est également une forme de biorestauration, bien qu'elle n'implique pas l'élimination de la substance moyenne.

Facteurs qui doivent être optimisés et maintenus tout au long du processus de biorestauration

- La Concentration et biodisponibilité du polluant Dans des conditions environnementales: si elle est trop élevée, cela peut être préjudiciable aux mêmes micro-organismes qui ont la capacité de les biotransformer.

- La humidité: La disponibilité de l'eau est essentielle pour les organismes vivants, ainsi que pour l'activité enzymatique des catalyseurs biologiques sans cellules. Généralement, une humidité relative de 25 à 25% doit être conservée dans les sols en cours de biorestauration.

- La température: Il doit être trouvé dans la gamme qui permet la survie des organismes appliqués et / ou de l'activité enzymatique requise.

- Les Nutriments biodisable: indispensable à la croissance et à la multiplication des micro-organismes d'intérêt. Principalement, le carbone, le phosphore et l'azote doivent être contrôlés, ainsi que certains minéraux essentiels.

- La acidité ou alcalinité du milieu aqueux ou du pH (Mesure des cils h⁺ au milieu).

- La Disponibilité de l'oxygène: Dans la plupart des techniques de biorestauration, des micro-organismes aérobies sont utilisés (par exemple, dans le compostage, les biopyles et Arbitrage), et l'aération du substrat est nécessaire. Cependant, les micro-organismes anaérobies peuvent être utilisés dans les processus de biorestauration, dans des conditions de laboratoire très contrôlées (utilisant des bioréacteurs).

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Types de biorestauration

Parmi les biotechnologies bi-réalisations appliqués sont les suivants:

Bioestimulation

La bioestimulation consiste en une stimulation In situ de ces micro-organismes déjà présents dans l'environnement contaminé (micro-organismes indigènes), capable de biorer la substance polluante.

La bioestimulation est obtenue en optimisant les conditions physicochimiques pour que le processus souhaité se produise, c'est-à-dire le pH, l'oxygène, l'humidité, la température, entre autres, l'ajout des nutriments nécessaires.

Bioaumentation

La bioaumentation implique l'augmentation de la quantité de micro-organismes d'intérêt (de préférence indigène), grâce à l'ajout de leurs inoculums cultivés en laboratoire.

Par la suite, une fois que les micro-organismes d'intérêt ont été inoculés In situ, Les conditions physicochimiques (comme en bioestimulation) doivent être optimisées pour promouvoir l'activité dégradante des micro-organismes.

Compostage

Le compostage consiste à mélanger le matériau contaminé par un sol non pollué, complété par des agents d'amélioration d'origine végétale ou animale, et nutriments. Ce mélange forme des cônes jusqu'à 3 m de haut, séparés les uns des autres.

L'oxygénation des couches inférieures des cônes doit être contrôlée, par leur retrait régulier d'un endroit à un autre avec des machines. Les conditions optimales d'humidité, de température, de pH, de nutriments, entre autres, doivent également être maintenues.

Biopilas

La technique des biopyl-biopilas est égale à celle du compostage décrit ci-dessus, sauf pour:

- L'absence d'agents d'amélioration d'origine végétale ou animale.

- L'élimination de l'aération par le mouvement d'un endroit à un autre.

Les biopilas restent fixes au même endroit, étant aéré dans leurs couches internes via un système de tuyaux, dont les coûts d'installation, d'exploitation et de maintenance doivent être pris en compte à partir de la phase de conception du système.

Arbitrage

La biotechnologie appelée Arbitrage Il consiste à mélanger le matériau contaminé (boues ou sédiments) avec les 30 premiers cm de sol non contaminés par un terrain étendu.

Dans les premiers centimètres du sol, la dégradation des substances polluantes est favorisée grâce à leur aération et à leur mélange. Pour ces tâches, les machines agricoles sont utilisées, comme les tracteurs de charrue.

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Fitorrédiation

La fitorrédiation, également appelée bioremédiation assistée par des micro-organismes et des plantes, est un ensemble de biotechnologies basées sur l'utilisation de plantes et de micro-organismes pour éliminer, limiter ou réduire la toxicité des substances polluantes dans les eaux, les boues et les sols souterrains ou souterrains, les boues et le sol.

Pendant la phytorémédiation, la dégradation, l'extraction et / ou la stabilisation (diminution de la biodisponibilité) du polluant peut se produire. Ces processus dépendent des interactions entre les plantes et les micro-organismes qui habitent leurs racines, dans une zone appelée rizosphère.

La fitorrémation a été particulièrement réussie dans l'élimination des métaux lourds et des substances radioactives de la surface ou des eaux souterraines (ou rizofiltration d'eau contaminée).

Biorrecteur

Les biorreacteurs sont des conteneurs de taille considérable, qui permettent de maintenir des conditions physicochimiques très contrôlées dans les milieux de culture aqueux, dans le but de favoriser un processus d'intérêt biologique.

Chez les bioréacteurs, ils peuvent être cultivés, à grande échelle et en laboratoire, les micro-organismes bactériens et les champignons, puis les appliquer dans des processus de réajustement bio In situ. Les micro-organismes peuvent également être cultivés dans l'intérêt d'obtenir leurs enzymes dégradantes de substances polluantes.

Biorréacteur. Source: Wikimedia Commons

Micorrédiation

Il est appelé micorrédiation à l'utilisation de micro-organismes fongiques (champignons microscopiques), dans les processus de biorestauration d'une substance polluante toxique.

Il convient de considérer que la culture de champignons microscopiques est généralement plus complexe que celle des bactéries et, par conséquent, implique des coûts plus élevés. De plus, les champignons grandissent et se reproduisent plus lentement que les bactéries, puis en tant que biorestauration assistée par les champignons.

Biorrédiation par rapport aux technologies physiques et chimiques conventionnelles

avantage

- La bioretédiation Les biotechnologies sont beaucoup moins chères et plus amicales à l'environnement que les technologies chimiques et physiques appliquées à l'application de l'environnement conventionnelles.

- L'application de la biorestauration a un impact environnemental plus faible que les pratiques physicochimiques conventionnelles.

- Parmi les micro-organismes appliqués dans les processus de biorestauration, certains peuvent atteindre des composés polluants minéralisants, assurant leur disparition de l'environnement, quelque chose de difficile à réaliser en une étape avec des processus physicochimiques conventionnels.

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Désavantages

- Capacités métaboliques microbiennes existant dans la nature: Étant donné que seulement 1% des micro-organismes existants dans la nature ont été isolés, une limitation de la biorestauration est précisément l'identification des micro-organismes capables de biodégrader une substance spécifique de polluant spécifique.

- Ignorance du système appliqué: en bioremédiation, nous travaillons avec un système complexe de deux organismes vivants ou plus, qui n'est généralement pas complètement connu.

- Certains micro-organismes étudiés ont des composés polluants biotransformés dans des produits encore plus toxiques. Pour cette raison, il est nécessaire d'étudier les organismes biorestateurs et leurs interactions en profondeur en laboratoire.

De plus, les tests pilotes à petite échelle (sur le terrain) doivent être effectués avant de les appliquer massivement et de surveiller les processus de biorréation In situ, Pour s'assurer que l'assainissement environnemental se produit correctement.

- Extrapolation des résultats obtenus en laboratoire: En raison de la forte complexité des systèmes biologiques, les résultats à petite échelle ne peuvent pas toujours être extrapolés dans le laboratoire à des processus sur le terrain.

- Des particularités de chaque processus de biorestauration: chaque processus de biorestauration implique une conception expérimentale spécifique, selon les conditions particulières du site pollué, le type de polluant à traiter et les organismes à appliquer.

Il est nécessaire que ces processus soient dirigés par des groupes interdisciplinaires de spécialistes, parmi lesquels il doit y avoir des biologistes, des produits chimiques, des ingénieurs, entre autres.

Le maintien des conditions physicochimiques environnementales pour favoriser la croissance et l'activité métabolique des intérêts implique un travail permanent pendant le processus de biorestauration.

- Enfin, les processus de biorestauration peuvent prendre plus de temps que les processus physicochimiques conventionnels.

Les références

1. Boopathie, R. (2000). Limiter les facteurs de technologie de biorestauration. Bioresoucce Technology. 
2. Eweis J. B., Ergas, s. J., Chang, D. P. ET. et Schoede, D. (1999). Principes de biorrépification. McGraw-Hill Interaméricain d'Espagne.
3. McKinney, R. ET. (2004). Microbiologie du contrôle de la pollution de l'environnement. M. Dekker.