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Actu-Environnement

Une nouvelle bactérie pourrait simplifier, accélérer et abaisser le coût du traitement des eaux usées

Les résultats du séquençage du génome d'une bactérie capable de transformer directement l'ammoniaque en azote gazeux pourraient s'avérer très intéressants pour améliorer les techniques de traitements actuelles des eaux usées.

Eau  |    |  Florence Roussel  |  Actu-Environnement.com
La composition gazeuse de l'atmosphère est régie par un ensemble de processus complexes, les cycles biogéochimiques, au sein desquels les microorganismes jouent un rôle majeur. Le cycle de l'azote, étudié depuis la fin du XIXème siècle, n'a pas encore livré tous ses secrets. C'est ainsi qu'il a été observé récemment que l'ammoniaque (NH3) pouvait être oxydé en azote gazeux (N2) par des bactéries anaérobies dites anammox. Les bactéries anammox font partie de la division des Planctomycetes, un groupe de bactéries mal connues, mais qui comprend de nombreuses espèces dotées de particularités uniques originales. Mais comme la plupart des bactéries de l'environnement, ce groupe ne peut pas être isolé et nécessite d'être étudié par des approches de génomique.
C'est pourquoi, une équipe de chercheurs du Genoscope d'Evry et des Universités de Nimègue, Munich et Vienne a travaillé plus particulièrement sur la bactérie Kuenenia stuttgartiensis, prototype du groupe anammox.

Les résultats du séquençage de son génome viennent d'être publiés dans la revue Nature du 6 avril dernier. Le génome de cette bactérie s'est ainsi révélé beaucoup plus vaste que ce que les chercheurs imaginaient. Il comporte un très grand répertoire de voies métaboliques permettant à la bactérie d'utiliser notamment le dioxyde de carbone pour effectuer les transformations.
L'analyse du génome de K. stuttgartiensis a permis dans un premier temps d'en savoir plus sur l'origine des Planctomycetes et leur place au sein de l'évolution des espèces bactériennes. Il s'avère qu'elles ont plus de gènes en commun avec les Chlamydiae qu'avec n'importe quel autre groupe et descendent donc du même ancêtre que ces dernières.
La reconstitution du génome de K. stuttgartiensis a également permis d'identifier les gènes responsables du processus d'oxydation anaérobie de l'ammoniaque et par conséquent d'en comprendre le fonctionnement.

Grâce à ses avancées, les bactéries anammox pourraient être utilisées dans le traitement biologique des eaux usées. Ces traitements ont pour objectif de reproduire au sein de la station d'épuration, les différentes étapes du cycle de l'azote pour conduire au final à la transformation de toutes les formes azotées présentes dans l'eau en forme gazeuse éliminée dans l'atmosphère (N2).
En effet, dans les techniques actuelles la pollution azotée est éliminée par plusieurs types de bactéries utilisant les différentes formes de l'azote mais nécessitant des conditions différentes. L'élimination de l'azote ammoniacal est le plus souvent obtenue grâce à des traitements biologiques, de « nitrification-dénitrification ». La première phase de nitrification consiste en une transformation, par des cultures bactériennes adaptées, de l'azote ammoniacal en nitrates (NO3) en présence d'oxygène. Une seconde phase, la dénitrification, complète le processus. Les nitrates, sous l'action de bactéries « dénitrifiantes », sont transformés en azote gazeux (N2) mais cette fois-ci en absence d'oxygène. Cette élimination de l'azote nécessite donc le plus souvent la conception de deux bassins séparés dans lesquels sont générées les conditions optimales de chacune des deux phases. De plus, ce type de traitement biologique s'avère coûteux en énergie d'aération pour la nitrification et surtout en apport de carbone nécessaire à l'étape de dénitrification.

L'utilisation d'anammox pour le traitement des eaux usées présenterait ainsi de nombreux avantages. En réalisant la transformation de l'ammoniaque en azote gazeux directement en une seule étape, elle permettrait de simplifier le procédé, d'accélérer le traitement et d'en abaisser considérablement le coût, notamment en économisant de l'énergie. L'apport d'oxygène au bassin peut-être réduit, les bactéries anammox n'ont pas besoin de carbone organique pour leur croissance et produisent moins de biomasse, ce qui réduit la masse de boues à éliminer en fin de traitement. Son utilisation est actuellement en cours d'expérimentation au niveau industriel.

La variété du monde des micro-organismes et leur capacité d'adaptation à des milieux extrêmes ou pollués laisse entrevoir un potentiel énorme encore très peu exploité. Aujourd'hui, moins de 1% des bactéries existant dans le milieu naturel sont isolées et cultivées en laboratoire. La tâche est immense, car l'arsenal de gènes bactériens développés au cours de l'évolution pourrait atteindre 10 milliards. Le séquençage peut donc présenter un intérêt majeur pour la protection de l'environnement. Par exemple, le séquençage des génomes peut permettre d'exploiter la capacité du peuplier à absorber le CO2, la faculté de la bactérie Desulfovibrio desulfuricans à réduire l'uranium et le chrome ou encore l'aptitude de Rhodococcus sp. à décomposer le PCB et autres déchets toxiques.
Autre exemple, le séquençage d'une communauté microbienne, responsable de la production d'acide sulfurique à l'intérieur d'une mine abandonnée polluant les nappes souterraines, pourrait permettre de développer des stratégies plus efficaces et moins coûteuses pour la décontamination du site.

Réactions5 réactions à cet article

 
ingenieur en traitement des eaux

Bonne découverte , cette panoplie bactérienne plus performante.
Cependant il faut sortir du monde experimental et le mettre en pratique sur les STEP .
Vous parlez des eaux d'exhaures mais pour la pollution carbonnée qu'en est il ?
Logiquement cela devrait se traduire par une diminution des coûts , pratiquement je fais toutes réserves:c'est un marché ou il n' y a pas de concurrence-je vous le rappelle-
Dans les STEP si on pouvait simplifier la filière biologique et surtout générer moins de boues à la sortie on serait gagnant.
Les rejets atmospheriques et aqueux du monde industriel ont tout changé en matière virale et bactérienne :nos cellules animales en savent quelque chose
L'eau de pluie aussi. il suffit de les analyser et de voir l'évolution en 50 ans.
trés cordialement
Ps; on laisse rarement les scientifiques "indépendants" s'exprimer alors profitons en.
roger

schnegg roger | 13 avril 2006 à 08h52
 
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Re:ingenieur en traitement des eaux

Sure que cette décourvete et sa possible industrialisation pourrait avoir des consequences non negligeables sur le traitement des eaux usees et la gestion des boues.
Cependant rappellons que les bacteries du type anamox sont marines, d'abord decouvertes dans l'ocean atlantique a environ 100m de profondeur.
La question que je me pose est dans quelles conditions ces bacteries ont-elles ete etudies et surtout quelles seront les conditions necessaires dans le cadre d'une exploitation industrielle (je n'ai pas encore lu la publication et m'excuse par avance si cela a ete cite auparavant).
Par ailleurs quels seraient les interaction possibles avec les bacteries filamentes et coques largement presentes dans les eaux usees, quels seraient les procedes a mettre en place a l'amont de tels traitement biologiques pour assurer leur efficacite maximum.
En bref beaucoup de questions..

christopher T | 13 avril 2006 à 13h15
 
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Re:ingenieur en traitement des eaux

Merci pour les précisions concernant cette nouvelle bactérie Anamox , je ne la connaissais pas.
Pour les autres questions d'approche du PB. nous les partageons largement.,nous avons le même souci.
Cordialement
roger

schnegg roger | 13 avril 2006 à 13h55
 
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Re:ingenieur en traitement des eaux

je ne suis pas ingenieur, mais curieux.J'ai bien compris l'interet de ce nouveau procedé et les nouvelles perspectives ouvertes egalement par la discussion ouverte dans ce forum.Je voudrraais simplement dire à proopos de l'eau de pluie evoquée par l'un de vos que dans ma lointaine jeunesse l'eau de pluie etaait la reference pour definir l'eau pure......

phebus | 21 avril 2006 à 12h50
 
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Re:ingenieur en traitement des eaux

Eh oui, mais de nos jours l'eau se charge en divers composés acides lors de son passage dans l'atmosphère et ruisselle sur des terrains nappés de produits phytosanitaires ou d'hydrocarbures divers sur les chaussées, avant de rejoindre nos stations d'épuration...

Jul | 29 avril 2006 à 18h23
 
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