Soutenance de thèse de Delphine Guerbois le 16 décembre 2013 à 14 h

Salle de conférence, 4e étage, Tour 22-23, Salle 1

IMPMC, Université P. et M. Curie, 4, Place Jussieu, 75005 Paris

Mécanismes de dénitrification ferreuse par des biominéraux de type rouille verte. Application au traitement des eaux usées

Résumé
Le littoral français est confronté depuis les années 1970 à la prolifération d’algues vertes (eutrophisation) induite par des concentrations croissantes en nutriments azotés dans les eaux. Ces derniers proviennent des amendements agricoles et des concentrations résiduelles dans les effluents de stations d’épuration après traitement des eaux usées urbaines et industrielles. Dans les zones sensibles à l’eutrophisation, ces rejets sont très contrôlés et appellent au développement de procédés de traitement peu coûteux, demandant un faible entretien, et si possible écocompatibles. Parmi les candidats possibles pour améliorer ces procédés de traitement des eaux, les rouilles vertes sont des hydroxydes de Fe(II)-Fe(III) qui ont été envisagés comme des matériaux « verts » très réactifs pour la réduction de divers polluants environnementaux.
Au cours de ce travail de thèse, nous avons étudié pour la première fois la réactivité de la variété carbonatée des rouilles vertes obtenue par voie microbienne ferriréductrice, bio-GR(CO3), vis-à-vis des ions nitrate et nitrite. Après avoir produit et caractérisé finement ces biominéraux au laboratoire, nous avons étudié leurs interactions avec les ions nitrite et nitrate en conditions biotique ou abiotique. Ces réactions ont été suivies en combinant les mesures de chimie des eaux avec l’analyse minéralogique (DRX) et spectroscopique des solides (Mössbauer, Absorption des rayons X).
Un premier résultat majeur est que les ions nitrite, qui sont des intermédiaires importants de la dénitrification hétérotrophe, sont rapidement réduits par la bio-GR(CO3) sans production d’ammonium. Nous montrons que cette réaction rapide implique l’intercalation transitoire d’ions nitrites dans l’espace interfoliaire de la bio-GR(CO3). Le second résultat important est la démonstration qu’il est possible d’utiliser cette réaction abiotique en synergie avec la réduction bactérienne du nitrate, en cultures pures de Shewanella putrefaciens ou en présence d’un consortium microbien autochtone d’une eau épurée.
Ces résultats originaux permettent de proposer un nouveau procédé de dénitrification combinant bactéries dénitrifiantes hétérotrophes et réactivité des biominéraux pour réduire le nitrate, sans production d’ammonium tout en évitant l’accumulation du nitrite souvent observée dans les eaux de rejet de station d’épuration des eaux usées.



Composition du jury

Céline PALLUD, University of California, Berkeley - Rapporteur
Bénédicte MENEZ, IPGP, Paris - Rapporteur
Jean-Marie MOUCHEL, UPMC, Paris - Examinateur
Christian RUBY, Université de Lorraine, Nancy - Examinateur
Guillaume MORIN, CNRS, Paris - Directeur
Georges ONA-NGUEMA, UPMC, Paris - Co-Directeur
Arnaud BOISSIERE, UPMC, Paris - Invité