Den bio-immobilisering er en teknikk for jordhjelpemiddel ved hjelp av virkningen av metabolismen av mikroorganismer .
Når et område er forurenset og utbedring må iverksettes, må oppdragsgiveren velge den (e) mest passende dekontamineringskanalen (e) for å oppnå de saneringsmålene som ble satt etter vurderingen. Visse teknikker er virkelig "spesialiserte" som bioimmobilisering, spesielt anvendelige i tilfelle jordforurensning med sekskant krom eller andre metaller hvis valensstatus må reduseres for å gjøre dem "inaktive" når det gjelder deres toksisitet. i jord. Andre er mer "generelle", slik som kjemisk vasking, som gjelder et stort antall forurensende stoffer på grunn av det store utvalg av ekstraksjonsmidler som kan brukes.
Når det gjelder tilbakemeldinger fra erfaring, er visse teknikker som fytoekstraksjon fremdeles nær forsknings- og utviklingsstadiet, i motsetning til teknikker som biologisk nedbrytning som drar fordel av flere års erfaring. Videre kan det vitenskapelige prinsippet som disse teknikkene er basert på være enkelt, slik som ekstraksjon av forurensende stoffer ved fysiske eller fysisk-kjemiske metoder, eller mer komplisert, som fytostabilisering eller bioimmobilisering.
Det er en teknikk for biologisk behandling av jord som bruker virkningen av metabolismen til visse mikroorganismer som bakterier , sopp eller alger for å stabilisere frigjøringsfraksjonen av forurensende stoffer. Generelt transformeres organiske forurensninger under deres handling til mindre og mindre forurensende molekyler (når det gjelder persistens og toksisitet for miljøet). Klassisk bruker mikroorganismer tre transformasjonsmåter av organiske molekyler direkte knyttet til cellemetabolisme:
Biologiske forurensningsprosesser tar derfor sikte på å øke nedbrytningskapasiteten til jordmikroorganismer for å akselerere naturlige fenomener, for å bringe mengden ekstraherbart forurensende stoff under etablerte standarder. Det er to typer prosesser, som hovedsakelig bruker bakterier og sopp: biostimulering (stimulering av aktiviteten til naturlige mikroorganismer) og bioforstørrelse (innføring av utvalgte alloktone mikroorganismer).
De bruker tre typer teknologier:
Fysiske, kjemiske og biologiske teknikker brukes til å rehabilitere forurensede steder. De gjør det mulig å utvinne eller stabilisere forurensende stoffer fra jorden. I motsetning til teknikkene som er vanlig, er bioimmobilisering en in situ- teknikk som respekterer jordens struktur og funksjoner ved hjelp av mikroorganismer, bakterier og sopp. Noen ganger sammenlignes bioimmobilisering med fytostabilisering, fordi det involverer mikroorganismer fra rhizosfæren for å stabilisere forurensningene, selv om dette er en feilbetegnelse i seg selv.
Imidlertid er ikke alle forurensninger organiske. De kan være av metallisk eller radionuklid karakter, og det er faktisk fra disse forurensningene at bioimmobilisering trekker sin pin fra spillet med bioforurensningsteknikker. Faktisk gjør bioimmobilisering det mulig å redusere metallioner eller radionuklider direkte eller indirekte. Faktisk går vi fra en giftig valensstatus til en mindre giftig valensetilstand eller til og med til en total nøytralisering av deres skadelige effekt på miljøet.
Bakteriene reduserer tungmetaller direkte gjennom transport av elektroner som er tilstede i membranen.
Forurensning i miljøet med radionuklider som uran VI (U (VI)) kan skyldes gruvedrift eller fresing, lagring av atomavfall, bruk av ammunisjon eller våpen, er et utbredt problem for tiden (dateres fra Den kalde krigen, det er 120 anerkjente steder i USA som er forurenset av uran som forurenser minst 6,4 milliarder liter vann).
For å dekontaminere slik jord og overflatevann blir bakterier viktige, og studier som for Brodie (2006) søker å kjenne gjennom 16S DNA mikroarray-teknikker bakteriepopulasjonene som er tilstede på en betydelig måte på steder forurenset av U (VI). Imidlertid hemmer tilstedeværelsen av naturlige organiske ligander denne metoden. Forfattere som Francis AJ (2008) rapporterer at det finnes løsninger. Clostridium spp., En allestedsnærværende jordbakterie, er i stand til å redusere jern Fe (III) til Fe (II), mangan Mn (IV) til Mn (II), U (VI) til U (IV), plutonium Pu (IV) til Pu (III), og teknetium Tc (VI) til Tc (IV) i nærvær av sitronsyre. Den generelle reaksjonen er at bakteriene reduserer Fe (III) til Fe (II), deretter Fe (II) oksiderer til Fe (III) igjen ved å redusere forurensende stoffer som krom, via krom, Cr (VI), via dets elektrokjemiske potensial. til Cr (IV) som da blir mindre løselig og mindre giftig for miljøet. La oss her huske at tilstedeværelsen av Cr (VI) skyldes bruken mot korrosjon av rustfritt stål. Tilstedeværelsen av Cr (VI) kan føre til kreft og hudproblemer (figur 2).
Bakterier av slekten Clostridium er ikke de eneste som har evnen til å redusere Fe (III) til Fe (II). Andre bakterier som Geobacter sulfureducens er også i stand til det. Forfattere var interessert i genene som var involvert i denne redoksen, og fant at ompC-genet var essensielt i denne bakterien, og tilstrekkelig for en reduksjon av Fe (III) til Fe (II) ved hjelp av spesielt et protein som kan fiksere kobber utenfor celle (Holmes et al, 2008).
Noen selskaper utvikler bioprosesser for bærekraftig utvinning av jord. Disse prosessene er basert på bruk av mikroorganismer (sopp, bakterier), uansett om de er forbundet med planter eller ikke, og er valgt og optimalisert for deres evne til å forbedre fruktbarheten til dyrket jord (bærekraftig jordbruk), for å fremme re-vegetasjon i ekstreme miljøer ( for eksempel steinbrudd) og for å nedbryte eller stabilisere forurensende stoffer (hydrokarboner, arsen, bly, etc. ).
På den annen side er forurenset jord ofte ødelagte økosystemer som mangler næringsstoffer og lave mikrobielle populasjoner. Det virker da mer interessant å introdusere en eller flere mikroorganismer i store mengder, og som må ha følgende egenskaper:
I denne sammenhengen virker en gruppe filamentøse sopp veldig interessante, den av basidiomycetene av hvitrot. Hvite råtesopp har stor enzymatisk rikdom, og produserer både uspesifikke exo-cellulære systemer med sterk oksiderende kraft (spesielt ligninolytisk system), og intracellulære systemer involvert i biotransformasjon av fremmedfrykt. Denne enzymatiske rikdommen tillater disse soppene å sikre et stort antall kjemiske reaksjoner (oksidasjon, reduksjon, hydrolyse og syntese) på forurensende fremmedfrykt ved forskjellige kjemiske strukturer, og utviser forskjellige fysisk-kjemiske egenskaper (polaritet, lipofilisitet, etc. ). I tillegg har noen av disse enzymatiske systemene lav substratspesifisitet og sterk oksiderende kraft (radikale reaksjoner). Enzymer virker enten på forurensende stoffer oppløst i jordvann, eller på forurensende stoffer adsorbert på den faste fraksjonen av jorden. Soppmyceliet utgjør også en felle der forurensninger akkumuleres, inkludert den mest flyktige av dem som er tilstede i jordens gassfase.
I praksis må det også tas hensyn til de indirekte effektene knyttet til tilstedeværelsen eller aktiviteten til mikroorganismer i jorden: på den ene siden bioakkumulering - forurensningen trenger inn og akkumuleres vanligvis passivt i mikroen - betinget av de fysisk-kjemiske egenskapene til forurensningen og på den annen side bivirkningene av mikrobiell aktivitet: den kjemiske transformasjonen av forurensningen utløses av endringer i pH, redokspotensial eller andre knyttet til celleaktiviteten. I dag er kommersielt minst ett patent som ble registrert: Application Serial n o 60 / 896,597, skjønt ingen pris er ennå beskrevet.
Denne prosessen er ideell for å lage rent vann eller jord som er forurenset med radionuklider eller tungmetaller som er i små mengder, selv om store mengder også kan behandles, slik som det kan finnes i vannet som forlater fabrikken. Halvledere og andre metallurgiske fabrikker. På den annen side trenger behandlingsløsningen ikke nødvendigvis å følges av spesialister når de er installert av spesialister. En person som har fått opplæring vil være mer enn nok til å holde installasjonen i god stand, dette er et salgsargument. Fra en selskap (Dorene Price) som selger dette saneringssystemet.
Bioimmobilisering er en anvendelse av bioteknologi, det vil si bruk av mikroorganismer, enzymer og andre biologiske midler for bedre ytelse av kjemiske, industrielle, farmasøytiske og andre prosesser.
For å konkludere har denne teknikken forskjellige fordeler og ulemper. Faktisk gjør det først og fremst det mulig å redusere toksisiteten til jordforurensninger betydelig på anaerob måte, men på ingen måte reduserer konsentrasjonen. På den annen side angriper den både tungmetaller og radionuklider uavhengig av konsentrasjon og miljøet de er funnet i (jord eller vann). Prisen på bioimmobilisering er foreløpig ikke oppgitt. Imidlertid kan vi estimere kostnaden mellom $ 20 og $ 80 per tonn forurenset jord, avhengig av stoffene som er tilsatt mikroorganismer for biostimulering (etanol, acetat, glukose, elektronakseptorer osv.). Til slutt, ved å involvere mikroorganismer, inkluderer denne metoden indirekte effekter som kan betraktes som skadelige (bioakkumulering og bivirkninger av mikrobiell aktivitet), men som kan dempes ved fytoeekstraksjon. Bioimmobilisering er derfor effektiv, men bør brukes med omhu. Det skal også bemerkes at det fortsatt er gjenstand for et stort antall studier, og at vi ennå ikke vet dets fulle omfang.