Biodégradabilité de l'essence dans l'environnement : de l'évaluation globale au cas des hydrocarbures récalcitrants
Biodegradation of Gasoline in the Environment: from Overall Assessment to the Case of Recalcitrant Hydrocarbons
Institut Français du Pétrole
Auteur de correspondance : leglise@ensil-unilim. fr
Les produits pétroliers, du fait de leur utilisation massive, constituent des polluants importants des sols et des aquifères. Le devenir de ces polluants rejetés dans l'environnement est principalement gouverné par les processus de biodégradation. L'existence de ces phénomènes dépend de la biodégradabilité intrinsèque du polluant mais aussi de la présence de microflores dégradatrices compétentes dans les sols et les eaux souterraines. Au cours de ce travail, nous avons développé une méthodologie permettant d'évaluer la biodégradabilité de l'essence en conditions aérobies. Elle consiste à mesurer, par chromatographie en phase gazeuse, après incubation dans des conditions optimales, la consommation de chacun des hydrocarbures présents dans différentes fractions de l'essence (essence réelle, mélanges modèles). Les résultats indiquent que la biodégradabilité de l'essence est quasi totale (94 %). Les microflores de l'environnement ont des capacités élevées (85 % et plus de dégradation). Les performances des microflores de sols non pollués sont cependant limitées pour la dégradation des triméthylalcanes, comme le 2,2,4-triméthylpentane (isooctane) ou le 2,3,4-triméthylpentane, et des cycloalcanes. Les microflores provenant de sols pollués ont des capacités de dégradation plus larges puisque la dégradation est totale pour la moitié des échantillons étudiés. Le cyclohexane est toujours dégradé par mutualisme et/ou cométabolisme. Les triméthylalcanes avec un atome de carbone quaternaire, comme l'isooctane, et/ou des groupements méthyles sur des atomes de carbone consécutifs sont dégradés par cométabolisme mais peuvent aussi servir de substrat de croissance à des souches spécialisées. Une souche, Mycobacterium austroafricanum (IFP 2173), capable de croissance sur isooctane, a été isolée à partir d'un échantillon pollué par essence. Cette souche a la capacité de cométaboliser certains hydrocarbures (cyclo- et iso-alcanes, aromatiques) et en particulier le cyclohexane. M. austroafricanum IFP 2173 peut aussi utiliser pour sa croissance un large spectre d'hydrocarbures (n- et iso-alcanes, aromatiques).
Abstract
Because of their massive utilisation, hydrocarbons are major pollutants of soils and aquifers. Biodegradation is a key aspect of the fate of pollutants in the environment. Such knowledge concerns in particular the intrinsic biodegradability of the products and the distribution in the environment of competent degradative microflorae. In this study, a methodology has been developed to assess the aerobic biodegradability of gasoline. It is based on the direct gas chromatographic analysis of all hydrocarbons, after incubation in optimal conditions, of gasoline fractions and of model mixtures. The results first demonstrated the quasi-total biodegradability of gasoline (94%). Concerning the distribution in the environment of degradative capacities, even microflorae from non-polluted sites exhibited a high performance (total degradation rate: at least 85%) but were limited concerning the degradation of trimethylalkanes, such as 2,2,4-trimethylpentane (isooctane) and 2,3,4-trimethylpentane, and of cyclohexane. Samples of polluted sites exhibited more extensive degradative capacities with total degradation in half of the cases studied. Cyclohexane was always degraded by mutualism and/or cometabolism. Trimethylalkanes with quaternary carbons such as isooctane and/or alkyl groups on consecutive carbons were degraded by cometabolism but could also support growth of specialised strains. A strain of Mycobacterium austroafricanum (strain IFP 2173) growing on isooctane was isolated from a gasoline-polluted sample. This strain exhibited the capacity to cometabolise various hydrocarbons (cyclic and branched alkanes, aromatics) and in particular cyclohexane. M. austroafricanum IFP 2173 was also able to use a large spectrum of hydrocarbons (n- and iso-alkanes, aromatics) as sole carbon and energy source.
© IFP, 2001