Recherche Avancée

Thèse soutenue

Étude de paramètres de la réduction bactérienne du fer et application à la déferrification de minéraux industriels

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Noureddine Bousserrhine
Direction : Jacques Berthelin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Géomicrobiologie et biochimie microbienne
Date : Soutenance en 1995
Etablissement(s) : Nancy 1
Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Résumé

FR

Les processus naturels de dissolution des oxydes de fer ferrique peuvent faire appel a des mécanismes d'acidification, complexation et réduction qui modifient et déplacent les conditions du milieu vers des domaines d'instabilité géochimique des oxydes. Parmi ces processus naturels, la réduction provoquée par des bactéries anaérobies facultatives et anaérobies strictes apparait particulièrement efficace. Une bactérie (clostridium butyricum) isolée d'un sol ferralitique ou des phénomènes de solubilisation d'oxydes de fer entrainant le jaunissement et le blanchiment des sols ont été observés, a montré une forte activité réductrice du fer. Les études expérimentales ont montré la sensibilité des activités globales et ferri-réductrices à certains paramètres environnementaux. Une bonne anaérobiose et une forte densité de l'inoculum se sont révélées des facteurs clés pour promouvoir et améliorer les vitesses de solubilisation des oxydes de fer. L’étude du contact bactéries- minéral a montré la nécessité d'une proximité entre les deux acteurs de la réduction pour l'expression de l'activité réductrice. La solubilisation indirecte par les acides organiques majoritairement produits par la bactérie est négligeable malgré des conditions de ph et de Eh qui se situent en dehors des domaines de stabilité des oxydes de fer. La microscopie électronique couplée aux techniques de coloration spécifique a montré des liaisons bactéries minéral par des fibrilles polysaccharidiques ainsi que l'existence d'exoprotéines qui pourraient être impliquées dans l'adhésion ou dans le transfert d'électrons. L’étude du métabolisme fermentaire parallèlement à la réduction du fer a montré la production des acides acétiques et butyriques dont le rapport peut être un indice de l'efficacité de la solubilisation. Les conditions nutritionnelles (sels minéraux, Ph, nature de la source carbonée, nature de l'accepteur d'électrons), suffisent à modifier le métabolisme de la souche étudiée et par conséquent le déroulement de la réduction. Dans ce cadre l'interaction des nitrates et de la réduction du fer est discutée. Le rôle de la réduction bactérienne dans la dissolution des oxyhydroxydes et dans la mobilisation des métaux lourds qui leurs sont associés a été clairement établie en utilisant des oxydes synthétiques et naturels. L’effet stabilisateur des oxydes par certains éléments comme le chrome et l'aluminium est souligné. L’application de la réduction bactérienne du fer à la déferrification et à la valorisation de minéraux industriels (kaolins, sable, ilménite) a été étudiée. Comparativement aux traitements chimiques conventionnels, l'activité bactérienne se distingue par sa sélectivité et la préservation des propriétés cristallochimiques du minéral traité. Elle s'accompagne dans le cas des kaolins par exemple de forts blanchiments correspondant à la solubilisation des deux pigments essentiels contenus dans ces minéraux (gthite et hématite). Une approche d'étude pilote de ce procédé est abordée et a conduit à un schéma d'un dispositif simple à concevoir