Les enjeux liés à la gestion des effluents liquides pollués sont considérables et exacerbés par l’existence de polluants « émergents ». La solution « biofiltration » est prometteuse dans la mesure où les polluants peuvent être ciblés par des souches bactériennes spécifiques. De plus, dans ce type de procédé, les polluants sont assimilés voire transformés en un sous-produit valorisable.

 

Les méthodes de dimensionnement, d’optimisation et de conduite de ces procédés sont encore empiriques. Cela est du à de nombreux facteurs qui rendent difficile leur compréhension :

 

• Echelles spatiales et temporelles multiples : cellule bactérienne, biofilm à l’échelle de quelques pores, échelle du bioréacteur
• Milieu vivant en interaction avec son environnement : réaction du biofilm à des stress mécanique et biochimique. « Communication » intercellulaire & régulation interne du biofilm
• Nombreux phénomènes couplés à modéliser liés à l’hydrodynamique au sein du réacteur, à la croissance et à la structure du biofilm à micro-échelle ainsi que sa distribution à l’échelle du réacteur.

 

La compréhension des différents couplages et de leur rôle sur le fonctionnement global et l’efficacité du bioréacteur se fonde sur des expériences contrôlées à différentes échelles. Les résultats permettent de développer des modèles à vocation applicatives et intégrant de manière réaliste les principaux mécanismes physiques et biologiques régissant le fonctionnement du bioréacteur. Des techniques d’imagerie (microscopie confocale, micro-tomographie-X) mises en œuvre sur des échantillons obtenus en milieu poreux avec la souche bactérienne Pseudomonas putida, ont permis de mieux appréhender la structure du biofilm sous écoulement et son évolution dans le temps. Confrontés à des résultats issus des expériences à l'échelle d'un biofiltre pilote, elles ont permis de progresser dans la modélisation de certains processus clés, notamment la dispersion, dispersivité, et la croissance bactérienne.

 

Le projet Biofiltration est mené en collaboration avec les laboratoires 3SR, LRP et LTHE.