Partout en Amérique, les sites de déchets dangereux constituent une menace permanente pour la santé humaine et environnementale. Les cas les plus graves sont connus sous le nom de sites Superfund, dont plus d’un millier existent actuellement.
Quelque 50 millions d’Américains vivent à moins de trois miles de l’une de ces zones, ce qui les expose potentiellement à un risque accru de cancer et d’autres maladies graves.
Si la décontamination de ces sites est une priorité de santé publique, les défis techniques sont de taille. Une paire de produits chimiques chlorés appelés TCE et perchlorate est particulièrement préoccupante. Le TCE a été largement utilisé comme agent dégraissant et le perchlorate est utilisé dans la fabrication de propulseurs.
En raison de la dépendance généralisée à l’égard de ces produits chimiques dans le passé et de leur élimination inappropriée, ils se sont souvent retrouvés dans l’environnement, posant des risques importants pour la santé humaine et les écosystèmes environnants.
La bioremédiation pour l’élimination de ces produits chimiques hautement toxiques, en particulier lorsqu’ils sont présents dans des mélanges, a longtemps été un défi pour les scientifiques. Les produits chimiques chlorés persistent obstinément dans l’environnement, contaminant parfois les réseaux d’eau potable.
Dans une nouvelle étude, des chercheurs du Biodesign Swette Center for Environmental Biotechnology ont exploré de nouvelles façons de débarrasser l’environnement de ces produits chimiques toxiques concomitants.
Pour ce faire, Fe0 en combinaison avec des cultures microbiennes contenant un microbe inhabituel appelé Dehalococcoides mccartyi a été ajouté à des échantillons de sol et d’eaux souterraines d’un site Superfund contaminé à Goodyear, en Arizona. Le site contaminé était auparavant impliqué dans la fabrication de défense et d’aérospatiale.
Les chercheurs décrivent comment les bactéries Dehalococcoides peuvent agir en synergie avec Fe0, connu sous le nom de fer zéro-valent. La nouvelle étude décrit les conditions dans lesquelles Fe0, les déhalococcoides et d’autres bactéries peuvent convertir efficacement le TCE et le perchlorate en produits finaux bénins ou moins toxiques de la biodégradation microbienne (p. Ex. Éthène).
L’étude apparaît dans le numéro actuel de la revue Science et technologie de l’environnement.
De manière critique, la technique empêche la réaction de dégradation du TCE de se bloquer à mi-chemin du processus. Lorsque cela se produit, une paire de produits chimiques, du cis-DCE et du chlorure de vinyle sont produits à la place de l’éthène. Ce serait une mauvaise nouvelle pour l’environnement, car le chlorure de vinyle est reconnu comme un cancérigène très puissant.
Au lieu de cela, en utilisant de faibles concentrations de Fe0 vieilli avec des déhalococcoïdes, une réduction complète du TCE et du perchlorate en ions éthène et chlorure inoffensifs a été obtenue.
L’étude a également démontré que des concentrations élevées de Fe0 inhibaient la réduction du TCE et du perchlorate tandis que le fer ferreux (Fe2 +), un produit d’oxydation du Fe0, ralentissait considérablement la réaction de réduction du TCE en éthène.
«Habituellement, les environnements pollués contiennent plus d’un contaminant toxique, mais nous disposons de peu d’informations sur la gestion des environnements comportant plusieurs contaminants», déclare Srivatsan Mohana Rangan, auteur principal de la nouvelle étude.
<< Les synergies entre les réactions microbiologiques et abiotiques peuvent contribuer à une remédiation réussie de plusieurs contaminants simultanément dans un laps de temps plus court. Notre étude utilisant des cultures microbiennes avec un réducteur chimique, le fer zérovalent, démontre des scénarios de remédiation réussie du TCE et du perchlorate, mais souligne également des scénarios qui peut exacerber la contamination de l’environnement en générant des produits chimiques cancérigènes. »
Nous espérons que cette étude aidera à éclairer la conception d’assainissement du site Superfund de l’aéroport de Phoenix Goodyear North et d’autres environnements contaminés où des réducteurs chimiques tels que Fe0 sont utilisés pour promouvoir des activités microbiennes à long terme et soutenues dans le sol et les eaux souterraines. «
Anca Delgado, co-auteur de l’étude, Arizona State University
(En plus de sa nomination à Biodesign, Delgado est professeur adjoint à l’École d’ingénierie durable et de l’environnement bâti de l’ASU.)
Les résultats de la recherche ouvrent la voie à des solutions microbiennes avancées pour lutter contre la contamination par les produits chimiques chlorés sur les sites Superfund à travers le pays.
La source:
Référence du journal:
Rangan, SM, et al. (2020) Les réductions synergiques du fer zérovalent (Fe0) et du trichloroéthène et du perchlorate microbiologiques sont déterminées par la concentration et la spéciation du Fe. Science et technologie de l’environnement. doi.org/10.1021/acs.est.0c05052.
