Pertinence de la détermination de la fraction labile des métaux pour évaluer leur disponibilité pour les microorganismes de digestion anaérobie

Les performances de la digestion anaérobie (DA) peuvent être influencées de manière significative par la carence et l'excès d’éléments traces (ET). Actuellement, l'évaluation de la partie biodisponible des ET reste un problème en raison de leurs interactions avec la matière organique en particulier. De ce fait, seule une petite fraction des TE peut interagir efficacement avec la biomasse. La technique DGT a été testée comme méthode d'évaluation de la fraction biodisponible des ETs en DA. Elle a été comparée à l’évaluation par la détermination de la fraction soluble par microfiltration, qui est actuellement la méthode la plus couramment utilisée. Les effets de l'ajout de trois ETs essentiels (Co, Cu et Ni) et d'un ET non essentiel (Cd) sur la structure de la communauté microbienne de la DA ont été étudiés dans des expériences à l'échelle du laboratoire, en utilisant des concentrations totales d’ETs qui variaient de 0 à 100 µM. L’influence de la variation de spéciation d’un ET a également été étudiée en ajoutant des ligands (EDTA et substances polymériques extracellulaires) dans les réacteurs afin de modifier la spéciation de Ni. Les impacts sur les performances des réacteurs ont été évalués en contrôlant la production de biogaz, la composition de la communauté procaryote (par séquençage à haut débit ciblant les archées et les bactéries) ainsi que les changements dans les gènes méthanogènes et les gènes de résistance aux métaux (par PCR quantitative).Même si une fraction mineure des ETs ajoutés était labile, tous ont induit des effets inhibiteurs sur la production de biogaz à la concentration dopée la plus élevée (100 µM), une inhibition plus importante étant observée pour le Cd et le Ni. Cette inhibition est associée à une diversité réduite, à la dominance du genre bactérien Klebsiella et à des changements dans le ratio méthanogènes acétoclastiques/hydrogenotrophes, ce qui suggère une altération des voies métaboliques. L’évaluation de la fraction dissoute de Ni a efficacement mis en évidence des altérations de performance induites par une augmentation de la concentration du métal, mais n’a pas permis de détecter les altérations dues au changement de spéciation. En revanche, la détermination de la fraction labile par DGT a permis d'identifier avec succès les changements de performance résultant à la fois des variations de concentration et de spéciation de Ni. Ainsi, la technique DGT semble être un outil complémentaire précieux pour mettre en évidence des problèmes de performance du processus de DA liés à l’évolution des Ets. Dans l'ensemble, cette thèse permet de mieux comprendre comment la concentration et la spéciation des ETs affectent à la fois les performances de la DA et les communautés microbiennes. Ces connaissances permettront de mieux optimiser les stratégies de dosage des ETs dans les procédés de DA.