RÉSUMÉ

RÉSUMÉ
de thèse intitulée
„METHODES BIOTECHNOLOGIQUES D'ENLEVEMENT DE CERTAINES
POLUTANTS PROVENANT DES EAUX USEES TEXTILES”
Preparé par: Drd. Ovidiu-George Iordache
Responsable scientifique: Prof. Univ. Dr. Călina-Petruța Cornea
Mots-clés: biorestauration, colorants azoïques, décoloration, dégradation, les champignons, les métaux lourds
L'eau est l'un des principaux facteurs d'équilibre écologique, sa gestion étant une
condition essentielle du développement de la vie. Tout changement aux sources d'eau naturelles
ou artificielles, apportés directement ou indirectement, contribue à son changement qualitatif et
conduit à une perturbation de l'équilibre écologique dans lequel il est impliqué.
Cette thèse a été réalisée dans le contexte global de la pollution industrielle des effluents,
affectant gravement les sources publiques d'eau potable. L'objectif fondamental de la thèse est le
désir de la contribution propre à l'exploitation de souches microbiennes de champignons
filamenteux, propres isolats et souches de collection, dans les processus pour éliminer les
polluants de échantillons d'eaux usées provenaient de l'industrie textile. Les activités pendant les
phases de recherche expérimentales ont été menées au sein de la Faculté de Biotechnologie,
Université des Sciences Agronomiques et de Médecine Vétérinaire, Bucarest, Département de
Génétique et l'Institut de Développement du Textile National de Recherche et du Cuir
(INCDTP), Département de Recherche sur les Matériaux et Investigation (DCIM), Laboratoire
de Biotechnologie.
Les principaux objectifs de la thèse sont:
1. Isolement de micro-organismes spécifiques de échantillons d'eaux usées, spécifiques à
l'industrie textile, l'identification par le biais de techniques de biologie moléculaire
moderne (ITS-RFLP) et leur caractérisation par microscopie électronique à balayage;
2. La décoloration de Bemacid colorants azoïques solutions et la réduction des colorants
synthétiques de concentration résiduelle;
3. Analyse des produits biologiques obtenus à partir de procédés de biodégradation à
médiation par des microorganismes, par les techniques modernes de chromatographie en
phase liquide à haute performance et la spectroscopie infrarouge à transformée de
Fourier;
4. Adaptation des souches microbiennes pour augmenter progressivement les concentrations
de métaux lourds (Cr, Cu, Co, Ni) et des expériences pour réduire les concentrations de
ces métaux dans des solutions synthétiques;
5. Détermination de la demande chimique en oxygène (DCO) des eaux usées dans des
échantillons de l'isolât qui ont été faites et de réduction de la valeur DCO par
l’intermédiaire des micro-organismes;
6. Détermination de l'activité de l'enzyme microbienne et le rôle des enzymes dans les
procédés de bioremédiation;
7. Application des méthodes d'analyse instrumentales modernes pour la caractérisation des
processus
de
biodégradation
par
l’intermédiaire
des
micro-organismes:
la
chromatographie liquide à haute performance, spectroscopie infrarouge à transformée de
Fourier, spectrométrie d'absorption atomique.
Pendant le programme de doctorat, des recherches ont été menées pour l'isolement et
l'identification des souches microbiennes origine à partir d'échantillons d'eaux usées spécifiques
de l'industrie textile, l'adaptation à des niveaux de toxicité élevés de certains polluants et
l'exploitation du potentiel de biodégradation vers Bemacid colorants azoïques, couramment
utilisés dans la teinture de fibres textiles.
La caractérisation des effets de biodégradation a été soutenue par des techniques
analytiques modernes, tels que la microscopie électronique à balayage (MEB) techniques
d'extraction d'ADN et PCR empreinte génétique, la spectroscopie infrarouge à transformée de
Fourier, la chromatographie liquide à haute performance et spectrométrie d'absorption atomique.
La thèse de doctorat contient 122 images, 99 tableaux et 4 formules et elle est structurée
en quatre chapitres, à savoir un chapitre qui résume les principales étapes de la connaissance
dans le domaine de la thèse, un chapitre sur les matériaux et les méthodes, un chapitre sur les
recherches expérimentales et un chapitre avec les conclusions.
La partie introductive de la thèse souligne l'importance des effluents d'eaux usées
industrielles et nécessité de la mise en œuvre des méthodes de la biotechnologie pour
l'élimination de certains polluants agents provenant de ces sources.
Chapitre I – ”L'état actuel des connaissances dans le domaine du traitement des
eaux usées de l'industrie textile” aborde les caractéristiques des eaux usées de l'industrie textile
et le degré de chargement pendant les processus de finissage des textiles. Ici aussi, sont traités les
principales classes de colorants utilisés dans l'industrie textile, y compris les colorants azoïques,
qui comprennent les colorants Bemacid (Rot N-TF, Gelb N-TF et Blau N-TF) utilisés dans les
expériences de biodégradation. Le chapitre met en lumière l'importance de bio-absorption et de
bioaccumulation des phénomènes comme les cellules microbiennes des mécanismes spécifiques
d'action, dans les processus de biodégradation impliqués, le mécanisme d'adsorption étant
spécifique à toutes les cellules, indépendamment de l'état métabolique, et le mécanisme de
bioaccumulation étant spécifique uniquement à des cellules actives métaboliques. Ces
phénomènes ont été mis en évidence, dans la thèse, en déterminant les colorants bio-accumulé
par des souches microbiennes testées. Aussi, dans ce chapitre sont mis en évidence les
mécanismes de biorestauration enzymes principales médiation de certains polluants.
Chapitre II – ”Les conditions expérimentales. Matériels et méthodes.” présente les
expériences d'isolement de souches microbiennes des eaux usées textiles, sur des supports
synthétiques sélectifs et analyse microscopique préliminaire, pour la description des cultures
caractéristiques morphologiques. Ce chapitre décrit également le protocole de travail de
l'identification moléculaire des nouvelles souches microbiennes par ITS-RFLP et séquences
d'ADN amplification de la région impliquée dans les types d'ARNr de codage, en utilisant des
nombres premiers ITS1 / ITS4 et clivage avec HaeIII, HinfI, Hhal, MseI et SduI les enzymes de
restriction. La section a également traité de la méthode de travail pour déterminer le degré de
réduction de la concentration résiduelle de colorants azoïques dans des solutions à travers UVVIS-NIR dosage spectro-photométrique et des expériences de décoloration en bioréacteur d'une
solution mixte de colorants azoïques avec deux souches de Trichoderma. Ici sont décrites les
méthodes de travail pour déterminer la consommation d'oxygène, paramètre qui sert comme un
indicateur général de la qualité de l'eau, de mesurer la capacité de l'épuisement de l'oxygène
dissous dans les échantillons contaminés par des matières organiques. Ce chapitre a également
traité le protocole de travail de détermination de l'activité enzymatique de la laccase, un tonnelier
à base de phénol-oxydase, capable de dégrader une large gamme de substrats, présentant divers
domaines d'application, y compris la décoloration et la détoxification des flux d'eaux usées. Pour
la séparation et l'identification des composants ont abouti à la biodégradation des colorants,
haute performance analyse de chromatographie liquide a été discutée. Cela a été choisi en raison
de la précision, de haute efficacité de séparation et relativement simple préparation des
échantillons. Pour mettre en évidence des processus chimiques qui se produisent dans des
processus de biodégradation gouvernés par des souches microbiennes, la spectroscopie
infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) a été utilisé. Le dernier sous-chapitre traite la
méthode de détermination de nickel, de cuivre, de chrome et de cobalt dans les solutions
synthétiques après leurs expériences de traitement avec des souches microbiennes utilisées dans
la thèse.
Chapitre III – ”Recherches expérimentales sur la biorestauration des eaux usées
synthétiques et naturelles de l'industrie textile ” traite les résultats de recherches propres,
groupés en 8 sous-chapitres. Dans le sous-chapitre 3.1 les expériences ont été réalisées pour
l'identification morphologique et moléculaire des espèces microbiennes. Parmi souches
microbiennes utilisées dans les expériences menées dans la thèse, six souches ont été isolées par
les eaux usées pour l'industrie textile, deux souches ont été fournies par l'Université
Polytechnique de Bucarest (UPB) et une souche était une souche de collecte (Aspergillus niger
IMI 45551). L’analyse du profil électro-phorétique menée sur huit souches microbiennes a
permis l'identification de six des isolats comme étant des souches de T.parceramosum T reesei /
T.longi, Trichoderma atroviride, Polyporus squamosus et Fusarium oxysporum. Au cours des
expériences, on a examiné certains aspects liés aux caractéristiques morphologiques des souches
microbiennes utilisées qui ont contribué, avec d'autres résultats, à leur identification, au moins au
niveau du genre. Souches sélectionnées ont été utilisés dans des expériences qui visaient leur
potentiel à se décolorer / dégrader Bemacid colorants (Bemacid Rot, Gelb et Bemacid Bemacid
Blau). Des mesures préliminaires ont traité le repiquage successif de souches microbiennes sur
un milieu nutritif avec des colorants à des concentrations de 150 et 200 mg / L pour augmenter la
tolérance. L’analyse par chromatographie en couches fines a été utilisée pour la détermination
qualitative de la pureté de colorants, ce facteur ayant une influence notable sur l'expression de
dégradation de chaque souche. Des expériences ont montré de très bonnes propriétés de
biodégradation de souches testées, avec résiduelles taux de réduction de la concentration de
colorant entre 72,77% -98,02% sur Bemacid Rot, 2,51% -96,06% sur Bemacid Gelb et 46,19% 98,38% sur Bemacid Blau, soulignant le Trichoderma sp. (3 souches isolées dans la thèse),
Aspergillus niger et les souches de Polyporus squamosus. L'analyse par CCM de colorants
absorbés par des souches microbiennes montré leur capacité de bioaccumulation des colorants et
de leur dégradation partielle. Les expériences de décoloration ont été réalisées au niveau de
bioréacteur, d'un mélange de deux souches de Trichoderma, ce qui entraîne un taux de réduction
de la concentration résiduelle de colorant, en solution, de 88,33%. Dans le sous-chapitre 3.4 sont
présentés les résultats des expériences de séparation de produits ont entraîné la dégradation des
colorants, par chromatographie en phase liquide à haute performance, celle-ci étant utilisée
comme une méthode d'analyse de haute sensibilité, pour la détermination du comportement des
colorants textiles à des traitements de biorestauration et la caractérisation de composés résultant.
Analyse HPLC a confirmé l'hypothèse liée à biodégradation caractère de souches testées,
soulignant différents profils d'élution d'échantillons, par rapport aux solutions de colorants
initiales, confirmant ainsi leur dégradation. Les études portant sur l'infrarouge (FT-IT) analyse
des spectres azo-colorants et de produits abouti, à la suite des expériences de décoloration,
conduisent à mettre en évidence des groupes fonctionnels impliqués dans les processus de
biodégradation, avec l'implication de groupes azoïques, spécifique à colorants utilisés, dans les
processus de dégradation spécifiques. Dans les expériences pour réduire les concentrations de
métaux lourds dans les solutions synthétiques et l'examen de certains mécanismes
d'accumulation extracellulaires et intracellulaires de métaux lourds par des souches utilisées, les
méthodes de repiquage séquentielles ont été utilisés, sur les milieux nutritifs enrichis avec des
sels de Ni, Cu, Cr et Co, pour le développement de la tolérance. Les analyses d'absorption
atomique ont montré une réduction des concentrations de métaux lourds dans les solutions, avec
des taux allant de 1,99% -14,07% de nickel, de 14,77% -94,09% de cuivre, 46,56% -89,42% de
chrome et de 70,65% -92,93% de cobalt. Un autre aspect de la thèse était d'évaluer la réduction
de la capacité de la morue dans échantillons d'eaux usées naturelles en utilisant des souches de
Trichoderma sp., Aspergillus niger, polypore écailleux, Fusarium oxysporum et Trichoderma
atroviride. Dans ces études, ont été obtenus des taux de réduction COD avec des valeurs
comprises entre 19.03% et 58.06, une efficacité maximale étant obtenue par une des souches
isolées au cours du programme de doctorat. Afin d'évaluer l'activité enzymatique de la laccase
(enzyme éventuellement impliquées dans les processus de dégradation des colorants) deux
souches ont été utilisés, l'un appartenant au groupe Trichoderma parceramosum/Trichoderma
reesei/Trichoderma longi et une souche de polypore écailleux. Prononcés activité enzymatique a
été mis en évidence pour Trichoderma sp. (isoler 2) souche, aspect qui a permis corrélation avec
les taux élevés de concentration de colorants résiduelle en solution (prouvé par les tests
précédents), favorisant ainsi l'idée de la médiation enzymatique de mécanismes de
biodégradation.
Chapitre IV – ”Conclusions” synthétise les principaux résultats obtenus dans la thèse et
de contributions originales faites dans le programme de doctorat. Parmi ceux-ci, des expériences
d'isolement de souches microbiennes des eaux usées peuvent être mis en évidence et les tests de
leur caractère de biodégradation sur Bemacid colorants azoïques, avec très peu d'études
expérimentales existantes à la fois national et international, dans ce domaine particulier. Dans le
même temps, il a souligné la capacité de certaines souches fongiques testées pour réduire les
concentrations de métaux lourds Ni, Co, Cr, Cu (métaux avec la plus forte prévalence dans les
colorants de complexes métalliques utilisés dans l'industrie du textile) dans des solutions
synthétiques, les forts rendements obtenus suggérant la possibilité d'utiliser, au moins certains
des microbienne sélectionnée, souches, dans les technologies de biorestauration. Par conséquent,
la présente thèse a permis la combinaison des techniques d'analyse classiques avec les modernes,
résultant en une accumulation de données expérimentales avec une grande importance dans les
processus de bioremédiation.
Le sujet de cette thèse met en évidence les avantages de l'utilisation de micro-organismes
pour la biorestauration des eaux usées industrielles, la promotion de ces méthodes pour les taux
élevés d'efficacité, qui peuvent être facilement évolutive et adaptée à une large gamme de
polluants. La biorestauration par l’intermédiaire des matériaux biologiques ont le grand avantage
de permettre l'adaptation de souches microbiennes pour le traitement sélectif de certains
polluants, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives de traitement pour un applicatif déposé qui
gagne de plus en plus de terrain devant les procédés de traitement classiques des effluents
résiduels.