De : Services publics et Approvisionnement Canada
La biodégradation par les bactéries méthanotrophes est une technique de restauration in situ qui fait appel aux bactéries méthanotrophes indigènes pour le traitement des sols ou des eaux souterraines contaminés par des composés chlorés. Les bactéries méthanotrophes sont des microorganismes aérobies qui se développent en utilisant le méthane (CH4) comme source de carbone et d’énergie.
Les bactéries méthanotrophes produisent une enzyme, appelée méthane mono-oxygénase, capable d’oxyder le méthane et de transformer divers composés chlorés. Les bactéries méthanotrophes peuvent donc cométaboliser certains composés chlorés en présence de méthane et d’oxygène (accepteur final d’électrons). Le cométabolisme est la transformation d’un substrat (par exemple : le TCE) par un microorganisme sans que celui-ci en retire des avantages directs. Un substrat primaire (par exemple : le CH4) doit donc être présent pour servir de source de carbone et d’énergie aux microorganismes qui effectuent cette transformation.
La présence de méthane dans le milieu est nécessaire pour le développement des méthanotrophes. Toutefois, si la concentration en méthane est trop importante, la compétition du méthane et du composé chloré pour le site actif de l’enzyme favorisera l’oxydation du méthane. Si le méthane n’est pas en concentration suffisante, les composés chlorés seront dégradés rapidement au début, mais la réaction ralentira rapidement comme le contaminant n’est pas la source d’énergie des bactéries méthanotrophes. L’injection de méthane et d’oxygène est donc nécessaire pour permettre la transformation des composés organiques halogénés. Des nutriments peuvent aussi être injectés sous forme dissoute (par exemple : engrais soluble commercial) ou gazeuse.
L’oxydation des composés chlorés entraîne la formation d’époxy chloré qui est instable dans l’eau et rapidement transformé. Les réactions subséquentes de transformation sont catalysées de façon spontanée par d’autres bactéries méthanotrophes ou par d’autres types de bactéries.
La mise en œuvre des projets de bioremédiation par les bactéries méthanotrophes peut inclure :
Remarque : Des essais sur le terrain pour mesurer la conductivité hydraulique au niveau de la barrière gelée ainsi que le rayon d'influence des tubes frigorifiques sont nécessaires avant de procéder à l'installation d'une barrière gelée.
La biodégradation par les bactéries méthanotrophes in situ est potentiellement applicable dans certaines régions éloignées où les obstacles de mobilisation et de transport des matières et du matériel d’injection peuvent être surmontés. Le froid extrême peut nuire à la biodégradation : l’activité microbienne est optimale seulement durant la saison chaude et le traitement peut prendre plusieurs années. En profondeur (en dessous du pergélisol) la température des sols est relativement constante tout au long de l’année et l’activité microbienne est possible.
Un suivi de la qualité des eaux souterraines pourrait être nécessaire afin de s’assurer du respect des objectifs de réhabilitation et des critères et normes applicables lors du retour à l’équilibre de l’aquifère suivant l’arrêt du traitement et la décomposition de la biomasse.
Le chlorure de vinyle, un métabolite toxique produit par la déshalogénation réductive des solvants chlorés, n’est pas produit si la transformation des composés halogénés est faite par les bactéries méthanotrophes. Des essais en laboratoire ou des essais pilotes, ainsi qu’un contrôle strict de la qualité des matières injectées sont généralement requis.
L’installation d’un système de captage des effluents gazeux devra être effectuée si la bioventilation ou le biobarbotage sont utilisés.
Les sites suivants fournissent des exemples d’application :
Il a été démontré que l’utilisation des bactéries méthanotrophes est une technique de réhabilitation efficace pour biodégrader les solvants chlorés. Une minéralisation de 90 % des concentrations en TCE a été observée sur le site Savannah River en Caroline du Sud après l’ajout de méthane, d’oxygène et de nutriments sous forme gazeuse. De façon générale, le temps nécessaire à la restauration d’un site en utilisant la biodégradation par les méthanotrophes, ainsi que la performance de cette technologie, sont très variables et sont fonction à la fois du type et de la concentration en contaminant, de la population bactérienne indigène et de son degré d’activité et des propriétés physico-chimiques du milieu.
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Fiche rédigée par : Karine Drouin, M.Sc., Conseil national de recherches
Mise à jour par : Karine Drouin, M.Sc., Conseil national de recherches
Date de mise à jour : 1 avril 2008
Dernière mise à jour par : Marianne Brien, P.Eng., Christian Gosselin, P.Eng., M.Eng., Golder Associés Ltée
Date de mise à jour : 22 mars 2019
