Étude d'un traitement par biolixiviation au moyen de la microflore indigène ferrooxydante des sols contaminés aux métaux lourds (Zn, Cu, Mn)

Abstract

La présente recherche a été axée sur l'utilisation de la solubilisation biologique en tant que technologie de décontamination des sols. Les travaux sur l'enrichissement et l'acclimatation de la microflore indigène ferrooxydante de trois sols contaminent de pH allant de 3.6 à 7.8 et ayant des caractéristiques physico-chimiques différentes ont montré que des microorganismes oxydant l'ion ferreux sont présents dans les trois sols. Les microflores lixiviantes acclimatées des trois sols contaminés sont principalement constituées de bactéries ferrooxydantes acidophiles mésophiles (10⁸ à 10¹⁰ ufc/ml) ayant la morphologie de T. ferrooxidans, mais contiennent également des bactéries hétérotrophes acidophiles (< 10³ jusqu'à 10⁶ ufc/ml) et en plus faible concentration, des champignons hétérotrophes acidophiles (10² à 10³ ufc/ml). Afin de réduire au minimum le temps et les coûts d'entretien de la microflore acclimatée, ces travaux se sont également intéressés à la conservation prolongée de la microflore adaptée. Le milieu synthétique 9K développé au départ pour la croissance de T. ferrooxidans, et très largement utilisé, n'est donc pas nécessairement optimal pour la croissance des communautés microbiennes mixtes qui sont impliquées dans la biolixiviation des sols contaminés. Les pourcentages de solubilisation des métaux après 10 jours de biolixiviation en cuvée (à une concentration de sol 15 g/l) diffèrent beaucoup selon les sols. Ils varient de 3 à 42% pour le Zn, de 30 à 37% pour le Cu et de 23 à 67% pour le Mn. L'incorporation d'une extraction séquentielle sélective dans le processus de caractérisation des sols contaminés permettrait de prévoir l'efficacité du traitement, mais également de savoir dans quelle mesure il faut décontaminer. L'augmentation de la concentration de sol en suspension ne cause pas d'inhibition de l'oxydation du fer ferreux par la microflore indigène lixiviante des trois sols contaminés. Les résultats montrent que la biolixiviation reste efficace pour solubiliser le Zn, le Cu et le Mn des sols contaminés à une concentration de sol de 125 g/l. La concentration de sol contaminé en suspension n'affecte pratiquement pas le rendement de solubilisation du Zn. Par contre, la solubilisation du Cu s'avère beaucoup plus sensible à l'augmentation du pH causée par l'augmentation de la concentration de sol. Si la quantité de sulfate ferreux ajouté est suffisante pour assurer une bonne acidification, le rendement de solubilisation du Cu ne diminue que légèrement avec l'augmentation de la concentration de sol. L'effet de la concentration de sol contaminé sur l'efficacité de la biolixiviation du Mn varie selon le sol. Globalement, l'augmentation de la quantité de substrat lors de la biolixiviation du sol de Montréal augmente le rendement de solubilisation des trois métaux. Le rendement moyen de solubilisation des trois métaux passe de 49&plusmn;13% à 55&plusmn;16%. La concentration d'oxygène dissous critique en dessous de laquelle la microflore lixiviante ne croit plus (OD_crit) est de 0.2 mg/l alors que la concentration d'oxygène dissous limitant la croissance (OD_lim) varie de 0.7 à 0.9 mg/l (soit 9 à 11% de la saturation). Dans le cas de la biolixiviation des métaux des sols, il apparait qu'une concentration d'OD supérieure à 1 mg/l (&asymp;12% de la saturation) serait suffisante pour ne pas affecter le taux de consommation d'oxygène est donc ne pas diminuer l'oxydation du fer ferreux."--Résumé abrégé par UMI