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Epuration des eaux usées domestiques : le LBE innove

Des chercheurs du LBE et leurs collègues américains viennent de faire une découverte majeure dans le traitement des eaux usées domestiques, publiée dans la revue Scientific Reports. Ils ont mis en évidence le rôle de granules enrichis en cyanobactéries permettant de traiter la pollution contenue dans les eaux usées.

cyanobacterie © LBE
Par Marion Llorente
Mis à jour le 17/05/2018
Publié le 14/02/2018

2 à 3 % de la consommation totale d’électricité des pays développés sert au fonctionnement des stations d’épurations pour le traitement des eaux usées domestiques. Cette énergie est notamment utilisée pour apporter aux bactéries l’oxygène nécessaire à la minéralisation de la matière organique et à l’élimination de l’azote. Les bactéries se développent normalement sous la forme d’agrégats appelés boue activée, qui sont séparés de l’eau traitée dans les bassins de décantation.

Les chercheurs du LBE (Laboratoire de Biotechnologie de l’Environnement) et leurs collègues américains ont découvert que certaines bactéries photosynthétiques sont susceptibles de s’agréger d’une manière particulière dans l’espace. Cette découverte permet de proposer une alternative ingénieuse et prometteuse qui tire parti de la capacité de ces bactéries à former des granules très facile à séparer de l’eau traitée et à fournir de l’oxygène in situ par photosynthèse** à l’écosystème de dépollution.

Des photogranules microbiens riches en cyanobactéries…

L’histoire commence de façon fortuite, avec une fiole renfermant de la boue activée oubliée près d’une fenêtre… En quelques semaines, les scientifiques ont observé la transformation de cette boue activée en un granule quasi-sphérique. Ils ont ensuite reproduit ce phénomène avec des boues de provenances diverses.

L’analyse microscopique de ces granules révèle la présence d’une couche externe, principalement composée de cyanobactéries* filamenteuses mobiles qui forment un feutre de filaments entrelacés qui en garantissent la cohésion structurale.

En conditions hydrodynamiques turbulentes, proches des conditions usuelles de traitement des eaux usées, les scientifiques constatent également la propagation et la croissance de ces photogranules, similaires à ceux obtenus en conditions statiques.

… pour une utilisation innovante dans le traitement des eaux usées domestiques

Ces photogranules produisent de l'oxygène grâce à la photosynthèse et convertissent dans le même temps le gaz carbonique issus de la dégradation de la matière organique contenu dans la pollution en biomasse***. Ces deux propriétés sont d’un grand intérêt pour le traitement de eaux usées domestiques dans la mesure où la productionin situd'oxygène peut remplacer avantageusement l’apport d’air. Après une étape de méthanisation, la biomasse produite pourrait servir d'engrais (digestat contenant des nutriments) et de source d'énergie renouvelable (méthane contenu dans le biogaz). Il reste désormais à maîtriser le mécanisme de formation des photogranules et à intensifier le bioprocédé pour industrialiser cette filière.

L'utilisation de photogranules dans le traitement des eaux usées bouscule le rôle traditionnellement dévolu aux stations d’épuration et couple dans un même procédé innovant une dépollution à faible empreinte énergétique avec un recyclage de la matière organique valorisable. Plus encore, elle répond potentiellement aux enjeux de durabilité d’une bioéconomie qui repose sur le développement de bioprocédés maitrisés, éco-conçus, intégrant des technologies innovantes, plus flexibles et robustes, et plus économes en ressources.

 Les cyanobactéries*, en quelques mots

Apparues il y a environ 2,5-3 milliards d'années, les cyanobactéries ont contribué à l'expansion des formes actuelles de vie sur Terre grâce à leur capacité à produire de l’oxygène par photosynthèse. Il existe une grande diversité de morphologies et de physiologies parmi les cyanobactéries. Elles jouent également un rôle majeur dans le fonctionnement des écosystèmes grâce à leur aptitude à fixer le carbone et l’azote atmosphériques.

Photosynthèse** :Processus de fabrication de matière organique à partir de gaz carbonique sous l'action de la lumière. Les plantes réalisent la photosynthèse grâce à la chlorophylle.

Biomasse*** :Représente l'ensemble de la matière organique, qu'elle soit d'origine végétale ou animale. Elle peut être issue de forêts, milieux marins et aquatiques, haies, parcs et jardins, industries générant des co-produits, des déchets organiques ou des effluents d'élevage.

Contact(s)
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Département(s) associé(s) :
Microbiologie et chaîne alimentaire
Centre(s) associé(s) :
Occitanie-Montpellier