fr.wedoany.com Rapport : Deux projets de recherche de l’Escola Superior de Biotecnologia da Universidade Católica Portuguesa (École supérieure de biotechnologie de l’Université catholique portugaise) portent respectivement sur l’élimination des micropolluants des eaux usées et la bioremédiation des sols contaminés, tous deux basés sur la biotechnologie, la valorisation des déchets et des procédés à faible impact environnemental. Le projet AStUTe vise à éliminer les micropolluants des eaux usées, tandis que le projet BioElectroSoil vise à accélérer la bioremédiation des sols contaminés contenant des composés persistants.
Ces deux projets sont dirigés par les chercheuses Catarina L. Amorim et Irina Susana Moreira du Centro de Biotecnologia e Química Fine (Centre de biotechnologie et de chimie fine) de l’Escola Superior de Biotecnologia da Universidade Católica Portuguesa. Catarina L. Amorim indique que le projet AStUTe explore principalement deux stratégies : le développement d’inoculums biologiques multi-spécifiques pour dégrader les micropolluants, afin de renforcer la bioaugmentation des systèmes de traitement ; et le développement de matériaux adsorbants issus de déchets de l’industrie alimentaire, agricole et agroforestière, destinés à concevoir des unités de filtration. Cette approche combine des processus biologiques et physico-chimiques. Le projet se concentre sur certains micropolluants prioritaires identifiés dans la directive européenne sur le traitement des eaux usées urbaines, notamment des composés pharmaceutiques et des perturbateurs endocriniens détectés dans les effluents des stations d’épuration, tels que le diclofénac, la venlafaxine, la carbamazépine et le β-œstradiol. Catarina L. Amorim souligne que les perturbateurs endocriniens comme le 17β-œstradiol pourraient être les micropolluants les plus pertinents sur le plan écologique, en raison de leur forte activité biologique à des concentrations très faibles et de leurs effets néfastes sur les organismes aquatiques.
Le projet BioElectroSoil accélère la bioremédiation en combinant des micro-organismes électroactifs avec des matériaux conducteurs, améliorant ainsi la biodisponibilité des polluants et stimulant les voies métaboliques qui sont plus lentes dans des conditions naturelles. Selon Irina Susana Moreira, cette combinaison permet de dégrader les composés persistants en un temps plus court, avec une faible consommation d’énergie et sans recourir à des produits chimiques agressifs. Les recherches se concentrent sur les polluants organiques persistants qui peuvent subsister dans les sols pendant des années ou des décennies même après des interventions conventionnelles, en particulier les PFAS (substances per- et polyfluoroalkylées) et les composés phénoliques. Ces deux types de polluants sont toxiques même à faibles concentrations, affectent les organismes aquatiques et terrestres, et peuvent agir comme des perturbateurs endocriniens.
Dans le cadre du projet BioElectroSoil, les systèmes bioélectrochimiques transforment le sol en un environnement où les micro-organismes peuvent gérer plus efficacement les flux d’électrons associés aux transformations biochimiques. Le système intègre des matériaux conducteurs, créant un réseau électronique dans le sol, ce qui accélère les réactions métaboliques même dans les zones pauvres en oxygène ou à forte charge polluante. Par rapport à la bioremédiation conventionnelle, le principal avantage réside dans l’accélération de la biodégradation grâce au transfert d’électrons entre les micro-organismes et les matériaux conducteurs. Le projet vise également à développer des méthodes de traitement in situ, adaptées aux sols anaérobies, compactés ou hétérogènes, réduisant ainsi le besoin d’excavation, de transport du sol ou d’utilisation de produits chimiques agressifs. Pour les composés phénoliques, les micro-organismes électroactifs peuvent accélérer la rupture des structures aromatiques. Pour les PFAS, la stratégie consiste à créer un microenvironnement bioélectrochimique favorable aux réactions de défluoration.
La valorisation des déchets est un élément commun aux deux projets. Dans le projet AStUTe, les déchets industriels sont utilisés pour produire des matériaux adsorbants, transformant des flux de faible valeur en matériaux à valeur ajoutée. Le développement d’inoculums biologiques multi-spécifiques utilise également des matériaux récupérés à partir de la biomasse résiduaire produite par les stations d’épuration. Dans le projet BioElectroSoil, l’économie circulaire est intégrée par l’utilisation de biochar comme matériau conducteur, produit à partir de sous-produits agro-industriels et de déchets organiques. Le fonctionnement in situ du système peut également éviter les étapes liées à l’excavation, au transport et à l’élimination des sols contaminés, réduisant ainsi la quantité de déchets et les émissions générées par ces processus. Pour les entreprises, le projet AStUTe peut aider certaines industries à transformer leurs déchets en ressources, créant ainsi de nouvelles chaînes de valeur. Pour les entreprises du secteur du traitement de l’eau, ces solutions pourraient donner naissance à de nouveaux produits technologiques pour se conformer aux réglementations environnementales de l’UE concernant l’élimination des micropolluants. Pour le projet BioElectroSoil, les entreprises de traitement des sols contaminés sont confrontées à des opportunités, notamment dans le secteur agro-industriel, grâce à la valorisation des sous-produits organiques par la production de biochar ; dans les contextes urbains et environnementaux, grâce à la possibilité de remédier aux sols sans excavation, réduisant ainsi les coûts, les émissions et les délais d’intervention.
Ces deux projets en sont encore à un stade précoce de développement. Le projet AStUTe a débuté en octobre dernier et se concentre actuellement sur le développement d’inoculums biologiques et la production de matériaux adsorbants issus de déchets. Les premiers résultats concernant les inoculums biologiques montrent que l’immobilisation des souches ne semble pas compromettre l’activité de dégradation et que la fonctionnalité bactérienne est maintenue pendant le stockage. Pour les adsorbants, plusieurs matériaux ont déjà été développés à partir de déchets non valorisés, et des essais d’évaluation des performances devraient commencer. Le projet BioElectroSoil a débuté en septembre et en est à ses premiers stades. Selon Irina Susana Moreira, l’activité bioélectrique des communautés microbiennes et la dégradation des polluants cibles ont déjà été validées en laboratoire. Pour le projet AStUTe, les prochaines étapes consisteront à évaluer l’efficacité des solutions dans des matrices complexes, à optimiser les processus de production et à étudier la stabilité, la durabilité et la viabilité économique, avant de pouvoir les intégrer dans des systèmes pilotes de traitement des eaux usées. Pour le projet BioElectroSoil, les travaux passeront à des essais pilotes à micro-échelle, utilisant des sols réels et des mélanges complexes de polluants. Aucun essai à l’échelle réelle n’est prévu pendant la période de trois ans du projet, mais la recherche vise à consolider les bases scientifiques et techniques nécessaires aux futures applications pilotes et sur le terrain.
