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Biofilms mixtes en réacteurs
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Les réacteurs de traitement biologique d’eaux usées mettent très souvent en œuvre des Afficher la suite
Les réacteurs de traitement biologique d’eaux usées mettent très souvent en œuvre des microorganismes structurés en flocs ou en biofilms. Cette structuration permet en effet de séparer facilement les microorganismes de l’eau traitée et de dissocier ainsi le Temps de Séjour Hydraulique (TSH) dans le réacteur, souvent relativement court, et le temps de séjour de la biomasse, plus long, pour maintenir une concentration élevée en microorganismes actifs dans le procédé. Les biofilms sont des structures complexes qui se forment en milieu liquide lorsque des microorganismes sont au contact d’une surface solide. Ils sont constitués de microorganismes au sein d’une matrice d’exopolymères organiques (EPS). L’utilisation de supports fixes ou mobiles dans les procédés de traitement biologique permet la formation de biofilms épurateurs dans les réacteurs et ainsi le maintien d’une concentration élevée en microorganismes. Outre son intérêt majeur dans le développement de procédés d’épuration, l’étude des biofilms offre aussi des perspectives très intéressantes d’un point de vue cognitif. Les biofilms constituent en effet la structuration spatiale préférentielle des communautés microbiennes dans les milieux naturels (sol, milieux aquatiques) ou anthropisés, sur toute surface solide en contact avec un liquide compatible avec la vie. Jusqu’à la fin des années 90, le LBE s’intéressait aux bioréacteurs à biomasse fixée (i.e. biofilms et flocs) avec des objectifs essentiellement appliqués et leur caractérisation se focalisait sur des paramètres de performances de dépollution. Au début des années 2000, les interactions entre le développement du biofilm, la cinétique biologique et l’hydrodynamique ont été abordées avec les outils du Génie des Procédés. Ces recherches étaient menées principalement sur des réacteurs triphasiques de méthanisation (e.g. lits fluidisés). Suite à ces travaux, une meilleure connaissance des biofilms et de leur diversité microbienne nous est apparue nécessaire pour compléter cette approche et progresser dans la maîtrise des bioprocédés. Les modèles d’étude se sont donc diversifiés (nitrification, biofilms hétérotrophes aérobies). De plus, par rapport aux études de la littérature, focalisées essentiellement sur des biofilms simples n’impliquant qu’une seule espèce microbienne, nous nous sommes spécialisés sur les communautés microbiennes complexes, ce qui autorise des allers-retours très riches avec l’OT d’Ecologie Microbienne & Biodiversité. Les réacteurs sont des dispositifs expérimentaux très pertinents pour aborder cette thématique car ils permettent d’étudier les biofilms dans des conditions de mise en œuvre contrôlées. En effet, il est nécessaire de parfaitement maîtriser les conditions opératoires pour pouvoir caractériser l’influence de tel ou tel facteur environnemental, physico-chimique et/ou hydrodynamique, sur le développement ou la structure des populations d’un biofilm. Par ailleurs, si l’environnement direct d’un biofilm conditionne la composition, la structure et l’activité des communautés microbiennes présentes, les agrégats biologiques peuvent, à leur tour, influencer les conditions physico-chimiques et hydrodynamiques au sein du réacteur. Tout en cherchant à conserver une certaine généricité, notre ambition et notre démarche sont ainsi guidées par les objectifs suivants : • Comprendre l’impact des conditions environnementales et dans certains cas de leurs perturbations, sur la structure, la composition et l’activité des biofilms ; le réacteur étant alors un outil permettant de contrôler finement les conditions opératoires. • Améliorer les réacteurs biologiques de traitement d’eaux usées ; le réacteur étant alors l’objet d’étude et les connaissances acquises sur les biofilms sont utilisées dans un objectif de maîtriser et d’améliorer les performances de traitement. Réduire

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