Biorémédiation augmentée de sols contaminés aux hydrocarbures lourds par ajout de substrats organiques

Fokou Mbogne, Pascal Martial (2017). Biorémédiation augmentée de sols contaminés aux hydrocarbures lourds par ajout de substrats organiques. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La pollution des sols par des polluants organiques tels que les hydrocarbures pétroliers (HP) a longtemps été une problématique pour l’environnement, car plusieurs de ces composés sont persistants et difficilement biodégradables. Il a été démontré que leurs propriétés physicochimiques et parfois la complexité du sol ne favorisent pas leur biodisponibilité face aux attaques des microorganismes. C’est pourquoi il est proposé dans ce projet expérimental d'étudier une méthode de traitement alternative de ces sols contaminés par des apports de substrats organiques (résidus organiques municipaux ou fumiers de volailles). Elle vise à utiliser ces substrats organiques en compostage comme matrice adsorbante aux polluants organiques, puis une prise en charge de ces polluants par le consortium de microorganismes présents dans le processus de compostage (qui induit lui-même une élévation de température favorable aux réactions biochimiques). Cette méthode cherche ainsi à favoriser la biodégradation des hydrocarbures pétroliers présents dans le sol par un processus de cocompostage des substrats organiques. La présente étude s’est intéressée à l’influence de certains paramètres d’étude tels que la température, le ratio carbone/azote, la nature et le taux de substrat organique amendé, etc. sur l’amélioration du taux d’abattement des HP.

Les essais réalisés durant des cycles de 42 jours, à l’échelle du laboratoire et dans des bioréacteurs de 18.9 litres ont présenté des résultats prometteurs. Les substrats organiques ont joué en effet un rôle important sur la biostimulation (apport de nutriments) et la bioaugmentation (apport microbien) des microorganismes indigènes du sol, mais également sur la biodisponibilité des polluants organiques. Il a été également démontré à cette échelle que la température et le taux de substrat organique améliorent systématiquement le taux de biodégradation des hydrocarbures pétroliers. De même la chaleur générée par les microorganismes s’est avérée proportionnelle à la nature et au taux de substrat organique utilisé. Avec 60 % (w/w) de fumier de poulets, pour un ratio C:N de 20:1 et un taux d’humidité compris entre 52-58 %, l’activité microbienne a pu ainsi générer une température de plus de 58°C et assurer un taux d’abattement des hydrocarbures pétroliers de 68 % pour les C10-C50 et 48 % pour les HAP et ce, en seulement 42 jours de traitement.

Les résultats d’un tel projet expérimental pourraient contribuer à l'élargissement des différentes techniques de réhabilitation des sols pollués et ce, possiblement à moindres coûts.

Titre traduit

Bioremediation increased from contaminated soil with heavy hydrocarbons by adding orgnaic substrates

Résumé traduit

Soil pollution by organic pollutants such as petroleum hydrocarbons (HP) has long been a problem for the environment because several of these compounds are persistent and difficult to biodegradable. It has been demonstrated that their physicochemical properties and sometimes the complexity of the soil do not favor their bioavailability in the face of attacks of microorganisms. That is why it is proposed in this experimental project to study a method of treatment alternative of these contaminated soils by inputs of organic substrates (residues urban organic manure or of poultry). It will enable the use of these organic substrates in composting as adsorbante matrix to organic pollutants not (or little) available to microorganisms, then a support for these pollutants by the consortium of microorganisms present in the composting process (which induces itself an elevation of temperature favorable to the biochemical reactions). This method will thus put in evidence the biodegradation of petroleum hydrocarbons in the soil by a process of co-composting of organic substrates, and the influence of certain parameters of study such as the temperature, carbon/nitrogen ratio, the nature and rate of organic substrate amended, etc. on the improvement of the rate of abatement of HP.

The tests performed at the laboratory scale, in bioreactors of 18.9 liters have presented promising results on the role played by the organic substrates on the biostimulation (intake of nutrients) and bioaugmentation (microbial contribution) of indigenous microorganisms of the soil, but also on the bioavailability of organic pollutants through the intimate reconciliation of the two matrices (soil/compost). It has also been shown on this scale, the temperature and the organic substrate level consistently improve the rate of biodegradation of petroleum hydrocarbons. Similarly it has been proved that the heat generated by the microorganisms is commensurate with the nature and the organic substrate rate used. With 60 % (w/w) of chicken manure, to a C:N ratio of 20:1 and a moisture content of between 52-58 %, microbial activity was able to generate heat in excess of 58°C and improved the rate of reduction of petroleum hydrocarbons by 68 % for the C10-C50 and 48 % for PAH and this in only 42 days of treatment.

The results of such an experimental project could contribute to the widening of the various techniques for the rehabilitation of polluted soils, possibly at lower cost.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de l'environnement". Bibliographie : pages 73-79.
Mots-clés libres:	Biorestauration. Sols Pollution par les hydrocarbures. Pétrole Biodégradation. Compostage Technique. biorémédiation, co-compostage, méthode, organique, substrat, traitement microorganismes, substrats organiques, sol contaminé, hydrocarbures pétroliers
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Monette, Frédéric
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de l'environnement
Date de dépôt:	04 avr. 2017 20:51
Dernière modification:	04 avr. 2017 20:51
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1856

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