Penicillium
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La phytodégradation est une sorte de phytodécontamination, concernant en particulier les composés organiques et les hydrocarbures. Elle est réalisée par les microorganismes rhizocarpiques, (on parle alors plutôt de biodégradation), ou bien par les plantes.
On s'intérressera dans ce paragraphe à l'exemple de la biodégradation des hydrocarbures par les microorganismes.
Les plantes peuvent croîtrent sur un sol contaminé jusqu'à un certain seuil par des hydrocarbures.
Une concentration de 7 tonnes par hectare permet une croissance normale de la plante et un rythme de dégradation élevé par les microorganismes se développant dans la rhysosphère grâce à l'activité racinaire. (D'après Chaîneau et al., Microbial degradation in soil microcosms of fuel oil hydrocarbons from drilling cuttings, from ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY, Vol 29, 1995, 1615-1621)
Une grande diversité de microorganismes agit sur la biodégradation des hydrocarbures dans le sol.
| Bactéries | Champignons | |
|---|---|---|
| Gram - | Gram + ou gram variable | |
| Pseudomonas Xanthomonas Acinetobacter Flavobacterium Agrobacterium |
Micrococcus Arthrobacter Rhodococcus |
Aspergillus Penicillium Acremonium Trichoderma Fusarium
|
Penicillium
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Pseudomonas
[http://burgundy.uwaterloo.ca/biol446/micro.htm]
Une étude menée par Chaîneau et al. montre que ces microorganismes sont capables de dégrader les hydrocarbures lorsqu'ils sont incorporés au sol.
Ils assimilent préférentiellement les n-alcanes et alcanes ramifiés, et peu les cycloalcanes. Les composés à haut poids moléculaire ne sont pas utilisés : ce sont les alcanes polycycliques et les cycloalkyles aliphatiques.
Les composés aromatiques sont dégradés plus tard, et d'autant plus difficilement qu'ils sont substitués. Ainsi, l'alkylnaphtalène est facilement biodégradé, suivi par les phénanthrènes fluorés et chlorés puis les triakyles dibenzothiophènes et les phénanthrènes.
Les microorganismes assimilent les composés saturés et les composés aromatiques dans une proportion égale.
Par contre, ils n'utilisent absolument pas les résines.
L'impact écologique des hydrocarbures, à long terme, est encore mal connu. Leur incorporation dans un sol pourvu de microorganismes provoque entre autre une augmentation du pH, n'inhibant pas la biodégradation, et une diminution en phosphore. La répartition de certains éléments dans les couches superficielles du sol est ainsi modifiée. Chaîneau et al. ont montré que certaines plantes comme le maïs développaient alors un système racinaire différent, avec des racines plus longues atteignant les couches plus profondes, moins contaminées, du sol.
En tous cas, la biodégradation des hydrocarbures par les microorganismes, lorsqu'elle à lieu, est très lente (plusieurs mois).
Une partie des hydrocarbures n'est pas métabolisée, car ils peuvent se lier à la matrice organique du sol. Ils deviennent alors moins accessibles aux microorganismes.
L'intégralité des polluants potentiellement dégradables n'est donc pas dégradée, à cause d'interactions physiques avec le sol.
La comparaison d'un sol témoin, dépourvu d'hydrocarbure, et du même sol additionné d'hydrocarbures, montre un différence de croissance des populations microbiennes.
Dans le sol témoin, la population de microorganismes est stable. Dans le sol contenant des hydrocarbures, on note une période d'adaptation enzymatique, puis une période de forte croissance, au cours de laquelle les microorganismes sont capables d'assimiler les produits de la dégradation des hydrocarbures.
Certaines bactéries hétérotrophes utilisent des coproduits de la dégradation, nouvelles sources de carbone.
Lorsque les microorganismes ont utilisé les composés les plus facilement dégradables, leur nombre diminue jusqu'à atteindre une population de taille identique à celle du sol témoin.
La dépollution des sols par voie biologique est un axe de recherche se développant de manière importante depuis quelques années.
Les connaissances actuelles sur la biodégradation des hydrocarbures proviennent d'expériences, dans lesquelles les paramètres connus influençant la cinétique microbienne étaient réglés à leur optimum (aération, température, nutriments, humidité, ...). Les résultats obtenus montrent le potentiel de biodégradation des microorganismes. Le processus sera inévitablement moins efficace dans les conditions naturelles, où les paramètres diffèrent.
 La biodégradation, par l'Ecole Polytechnique de Lausanne. |
