Accueil > La Recherche au LGC > BioSyM - Bioprocédés et systèmes microbiens > Thèmes développés > Thème 4 : Dépollution biologique des environnements contaminés

Thème 4 : Dépollution biologique des environnements contaminés

Contact : Marion Alliet et Claire Joannis-Cassan

Un savoir-faire au service de la préservation de l’environnement

- Les travaux développés dans ce thème ont pour objectifs la compréhension et l’optimisation de procédés d’épuration biologique appliqués à des effluents divers. Une part importante de ces travaux s’intéresse à la mise en oeuvre de bioréacteurs à membranes pour le traitement d’eaux usées. Les concepts classiques du Génie des Procédés sont mis au service de l’optimisation de la réaction biologique.
- De plus, les objectifs de préservation de l’environnement ont conduit à compléter les objectifs de rentabilité de procédés de dépollution par une qualification toxicologique des traitements envisagés.


Bioréacteur à membranes immergées pilote pour le traitement d’eaux usées en sortie d’hôpital.

Comprendre et optimiser les procédés pour décontaminer les eaux usées

- Pour les Bioréacteurs à Membranes, la dépense énergétique, principalement due aux actions mises en jeu pour limiter le colmatage, reste un verrou à leur développement. Deux axes de recherche sont engagés pour comprendre et améliorer la limitation du colmatage.

  • D’une part, le développement d’un simulateur global de bioréacteurs à membranes, intégrant trois blocs de modèles : la dépollution biologique, le colmatage des membranes et le bilan global sur l’ensemble du procédé, permet d’optimiser une politique de syncopage de la filtration et de l’aération limitant le colmatage et le coût énergétique (thèse de Yusmel Gonsalez Hernandez, 2013-2016).
  • D’autre part, des études plus spécifiques de compréhension des mécanismes de colmatage permettent d’avancer sur la modélisation de ces mécanismes (études intégrées dans le cadre de la fédération de recherche FERMaT FR-CNRS 3089 INPT) : rhéologie de la boue (projet région, postdoc de J.Günther, 2009-2010), évaluation des contraintes de cisaillement moyennes déterminées en boues autour du module membranaire (1 Pa, un ordre de grandeur supérieure à celles classiquement utilisées en eau -Thèse d’E.Braak, 2009-2012, prix Léopold Escande), effet de ces contraintes sur les propriétés de la boue impactant le colmatage (diamètres des particules, concentrations en produits microbiens solubles).
    - Plusieurs travaux concernant l’élimination de médicaments anticancéreux dans les eaux usées par des bioréacteurs à membrane positionnent le département comme un acteur de référence dans le domaine : la faisabilité du procédé ainsi qu’une élimination de 75 % ont été démontrées dans le cadre de l’ANR coordonnée TOXEAUBAM (2006-2009 ; thèse de L. Delgado, 2009 pilote de laboratoire et effluent semi synthétique).


Etude de l’hydrodynamique autour d’un faisceau membranaire Photos de bulles dans de la boue, dans de l’eau et résultats de simulation numérique (CFD).

- A l’issue de ce travail, l’étude des mécanismes d’élimination (biodégradation et adsorption) des micropolluants et de leur devenir dans la phase solide des boues a été réalisée au cours du projet ANR Jeune Chercheur BioMedBoue portée par le département (2009-2013 ; thèse de J. Seira, 2013). Grace au développement de méthodes de quantification des molécules anticancéreuses à de faibles concentrations, aussi bien dans les phases aqueuses que solides des boues, une détermination rigoureuse de ces concentrations a permis de conclure que la biodégradation est le phénomène principal de leur élimination (40 %), l’adsorption représentant moins de 0,5 %.
- Actuellement, dans le cadre de l’ANR CD2I « Panacée » 2010 -2015, coordonnée par le département, ces résultats sont étendus à une expérimentation sur site hospitalier et sur pilote à échelle semi industrielle (500l/j). Des approches analytiques de géno- cyto- et écotoxicité sont mises en oeuvre et complètent la quantification chimique. Si l’abattement de toxicité est avéré, la présence de molécules pharmaceutiques ne semble pas aussi prégnante que les détergents et autres traces de l’activité hospitalière, eux-mêmes rendant le fonctionnement biologique particulièrement délicat. Ces travaux devraient orienter de futures recherches vers la mise en oeuvre de bio-augmentation dans le contexte du traitement de micropolluants


Altération de l’ADN utilisés comme biomarqueurs pour l’évaluation de la toxicité d’effluents.