Composition, extraction et rôle dans la fixation des éléments métalliques des polymères extracellulaires issus de biomasses épuratoires granulaires anaérobies

par Paul D' Abzac

Thèse de doctorat en Chimie et microbiologie de l'eau

Sous la direction de Gilles Guibaud et de François Bordas.

Soutenue en 2010

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Boues granulaires anaérobies
• Polymères extracellulaires (PEC)
• Fraction organique
• Fraction minérale
• Sorption éléments métalliques
• Eaux usées -- Épuration -- Procédé des boues activées
• Polymères -- Extraction (chimie)
• Biofilms

Résumé

Les boues granulaires anaérobies, utilisées principalement pour le traitement des eaux usées industrielles, sont considérées comme des biofilms particulaires. Les polymères extracellulaires (PEC) représentent une fraction importante des biofilms. Ils ont divers rôles aussi bien structurels que de protection pour les microorganismes, mais peu de données sont disponibles dans la littérature sur les PEC extraits à partir des biomasses épuratoires granulaires anaérobies. Il existe de nombreuses méthodes d‟extraction des PEC, à la fois physiques et chimiques, mais aucune méthode de référence n‟a été développée. Le but de ce travail a été d‟identifier l‟influence de plusieurs méthodes d‟extraction sur la composition et les propriétés de sorption des PEC issus de boues granulaires anaérobies. Les techniques chimiques permettent d‟extraire de plus grandes quantités de PEC. Toutefois, certains réactifs chimiques utilisés se retrouvent dans les extraits et peuvent affecter la caractérisation des PEC et les propriétés de sorption des extraits. La composition des extraits de PEC diffère en fonction de l‟origine de la boue et de la méthode d‟extraction utilisée. Une fraction minérale sous forme dissoute, associé à la fraction organique, mais également sous forme de particules solides a été mise en évidence dans les extraits. La présence de ces minéraux peut également avoir une influence sur les propriétés de sorption des échantillons de PEC vis-à-vis des éléments métalliques. De nombreux paramètres sont donc à prendre en compte dans l‟étude des propriétés des PEC.

Titre traduit

Extracellular polymeric substances from anaerobic granular sludges used in industrial wastewater treatment : composition, extraction and role in metal binding

Résumé

Anaerobic granular sludges, mainly used to treat industrial wastewaters, are considered as particular biofilms. Extracellular polymeric substances (EPS) represent a large part of the biofilms, where they have different functions such as structural or protective roles. Few data are available in the literature concerning the EPS extracted from anaerobic granular sludges. Various physical and chemical methods are used to extract EPS from biomasses, but no standard technique was developed. The aim of this work was to identify how several extraction techniques can affect the composition and the metal binding properties of the EPS from anaerobic granular sludges. Chemical methods lead to the extraction of larger amounts of EPS. However, some chemicals, used to extract EPS, were detected in the EPS samples. They may affect the characterization of the EPS and the binding properties of the extracts. The composition of the EPS differs depending on the origin of the sludge and the extraction method used. A mineral fraction, associated with the organic fraction in the extracts, was highlighted. This mineral fraction was found as soluble ions and as solid particles. These mineral elements can affect the metal binding properties of the EPS extracts. Thus, various parameters have to be taken into account in the studies of the EPS properties.