Influence de Pseudomonas aeruginosa sur la dégradation de silicates : Incidence sur la stabilité de matrices de confinement de déchets et d'un machefer industriel

Influence of Pseudomonas aeruginosa on silicate alteration : Impact on the stability of waste confinement matrixes and an industrial solid waste bottom ash

• Auteur / Autrice : Georges Aouad
• Direction : Jean-Louis Crovisier, Peter Stille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'univers
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés libres

Altération

Biocorrosion

Bactéries

Pseudomonas aeruginosa

Résumé

Il est bien établi que l'altération des roches, comme celle des matériaux d'origine anthropique, n'est pas le seul fait de l'interaction avec une phase aqueuse purement minérale. Les composés organiques et l'activité des microorganismes interviennent également, tant dans la dégradation que dans les minéralisations secondaires. Toutefois, compte tenu de la complexité des milieux réactionnels, il n'existe pas de validation convaincante du rôle de certaines bactéries sur la vitesse de dégradation des silicates complexes. L'objectif de cette thèse était d'évaluer expérimentalement l'effet d'une seule bactérie largement répandue dans la nature et productrice de biofilm (Pseudomonas aeruginosa) sur la dégradation des quelques silicates d'intérêt environnemental. Les matériaux testés sont le verre de référence français SON utilisé pour le confinement des déchets radioactifs, un verre basaltique, un vitrifiât de mâchefer industriel (JAP) et un mâchefer résultant de l'incinération d'ordures ménagères (MIOM). Un milieu de culture spécifique a été développé, qui permet l'analyse des traces et ultra traces au cours des processus de dégradation et de minéralisations induites. Les quantités totales solubilisées sont systématiquement plus grandes en milieu stérile qu'en biotique, et cela dans des proportions allant de 26 à 79 % suivant l'élément et le matériau considérés. Le MIOM s'altère à une vitesse moyenne de 5,3 10-4 g. M-2. J-1 en milieu biotique et 7,6 10-4 g. M-2. J-1 en milieu stérile. La vitesse d'altération du verre JAP en présence de P. Aeruginosa est de 7,7 10-4 g. M-2. J-1 et de 12,8 10-4 g. M-2. J-1 en absence de bactéries. Le Basalte s'altère à une vitesse de 18,3 10-4 g. M-2. J-1 en biotique et 29,8 10-4 g. M-2. J-1 en stérile. Finalement le verre SON68 a une vitesse d'altération de 17,6 10-4 g. M-2. J-1 en biotique et de 25,0 10-4 g. M-2. J-1 en stérile. Par ailleurs, le biofilm piège une quantité importante des métaux potentiellement toxiques.

Today it is generally accepted that alteration of rocks as well as anthropogenic products is not only driven by the interaction with water or mineral aqueous solutions. Organic compounds and also microorganisms are of importance for material degradation together with secondary mineralization. However, the exact role of some bacteria in these processes remains unclear in such complex systems. There is no convincing experimental validation of such phenomenon for silicate phases. The goal of this thesis was to experimentally evaluate the effect of one type of bacteria largely widespread in nature and producing biofilm (Pseudomonas aeruginosa) during the alteration of some silicates of environmental interest. The tested materials are the french nuclear glass SON68, a basaltic glass, a vitrified industrial bottom ash (JAP) and a municipal solid waste incinerator bottom ash (MIOM). We elaborated a specific medium allowing both the growth of Pseudomonas aeruginosa and a precise measurement of trace elements solubilized from materials. The total solubilized mass are systematically higher in sterile condition than in biotic one in proportions going from 26 to 79% depending on element and material. The dissolution rate of MIOM is 5. 3 10-4 g. M-2. J-1 in biotic condition and 7. 6 10-4 g. M-2. J-1 in the sterile one. The vitrified bottom ash dissolution rate is 7. 7 10-4 g. M-2. J-1 in presence of P. Aeruginosa and 12. 8 10-4 g. M-2. J-1 without bacteria. Basalt deteriorates with a rate of 18. 3 10-4 g. M-2. J-1 in biotic and 29. 8 10-4 g. M-2. J-1 in sterile system. Finally SON68 glass has a dissolution rate of 17. 6 10-4 g. M-2. J-1 in biotic medium and 25. 0 10-4 g. M-2. J-1 in the sterile one. In addition, the biofilm trap large proportions of potentially toxic elements.