Valorisation de biosolides municipaux par bioaugmentation de Pseudomonas fluorescens

Abstract

L'utilisation de microorganismes dans le traitement des eaux usées est devenue une pratique courante. Divers microorganismes ont des caractéristiques différentes qui les rendent utiles pour dégrader, transformer et donc réduire la présence de divers contaminants dans les phases aqueuses et solides du processus de traitement des eaux usées municipales. Bien que de nombreux contaminants soient dégradés ou éliminés de manière relativement efficace, certains ne le sont pas. Il est généralement admis que certains contaminants organiques à l'état de trace (TrOCs), tels que les produits pharmaceutiques et les pesticides, passent par le processus de traitement de l'eau sans être efficacement éliminés et se retrouvent dans les plans d'eau. Ces molécules peuvent également être concentrées dans les biosolides par adsorption. Ces biosolides sont ensuite couramment utilisés comme source de nutriments en agriculture et la présence de TrOCs peut affecter la croissance et la viabilité des plantes. Le risque potentiel posé par les produits pharmaceutiques et les pesticides est généralement écarté, car ils ne sont présents qu'en faibles concentrations et ont pour la plupart des demi-vies relativement courtes. En outre, il faudrait avoir des équipements complexes et coûteux pour les éliminer efficacement. Le problème est que l'ajout continu de ces substances dans les lacs et rivières ainsi que sur les terres agricoles les rend pseudo-persistantes, ce qui peut affecter diverses espèces animales, végétales, microbiennes ainsi que la santé humaine sur des périodes d'exposition prolongées, même à de très faibles concentrations. Dans ce projet, une souche de Pseudomonas fluorescens a été testée avec et sans un mélange commercial, appelé BactoCharge, de Bacillus spp. afin de réduire les concentrations de l’atrazine, un TrOCs présent dans les biosolides des eaux usées municipales. Au cours du biotraitement, en plus de l'élimination des TrOCs, l'activité enzymatique et la production d'acide phénazine-1-carboxylique, un biopesticide, ont également été évalués dans le cadre de la valorisation des biosolides pour une efficacité améliorée lorsqu'ils sont utilisés comme source de nutriments en agriculture. En utilisant des boues municipales, un essai de trois mois a démontré une production élevée de laccase, une enzyme ligninolytique. De plus, la présence d'acide phénazine-1-carboxylique et de l’atrazine, une molécule à effet pesticide couramment utilisée en agriculture, ont été mesurées dans les phases solide et liquide obtenues. Une réduction de 66 % de l’atrazine a été obtenue dans les biosolides avec P. fluorescens et 72 % dans les biosolides avec P. fluorescens et le mélange commercial BactoCharge. Une concentration de 300 ± 280 ppb a été obtenue avec P. fluorescens. Il a été observé que P. fluorescens produit des quantités considérables de laccase (2200 ± 250 U/L). La concentration de laccase est encore plus importante P. fluorescens est utilisé avec le BactoCharge (15 000 ± 660 U/L). Le rendement plus élevé avec le BactoCharge est particulièrement intéressant, car le BactoCharge ne contient aucun microorganisme réputé pour la production de quantités significative de laccase, démontrant ainsi que P. fluorescens peut bien fonctionner pour améliorer le mélange commercial existant. De plus, la laccase est une enzyme ligninolytique utile pour la réduction de certains TrOCs dans les biosolides qui ne peuvent pas être facilement dégradés par le mélange BactoCharge. Les échantillons inoculés avec P. fluorescens ont également produit des quantités de lipase (200 ± 107 U/L) et de phosphatase (20 ± 1 U/L) qui sont également des enzymes clés pour le traitement des biosolides. P. fluorescens aide la flore bactérienne déjà présente dans les biosolides à favoriser une plus grande efficacité de traitement en contribuant à réduire la présence de contaminants dans les biosolides.