Utilisation du biochar enrichi comme agent de bioremédiation des déversements pétroliers en milieu côtier : une nouvelle voie de valorisation des coproduits marins et forestiers

Lamarre, Marie-Ève (2021). Utilisation du biochar enrichi comme agent de bioremédiation des déversements pétroliers en milieu côtier : une nouvelle voie de valorisation des coproduits marins et forestiers. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), 87 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: Lors de déversements pétroliers côtiers, l'efficacité des techniques d'intervention est principalement limitée par l'épaisseur de la nappe de pétrole. Lorsqu'elle n'est qu'une fine couche iridescente, la récupération des hydrocarbures résiduels devient coûteuse étant donné les quantités importantes d'eau huileuse collectées. La biodégradation du pétrole par les microorganismes hydrocarbonoclastes est alors l'ultime voie d'élimination des hydrocarbures et est nettement diminuée en conditions hivernales. Ce travail vise à développer un adsorbant pétrolier novateur permettant la prolifération de bactéries hydrocarbonoclastes afin de stimuler la dégradation des hydrocarbures. Le premier objectif est de confirmer la présence de bactéries hydrocarbonoclastes dans l'estuaire maritime du Saint-Laurent en conditions hivernales par des analyses de metabarcoding. Cette étude a identifié onze genres bactériens hydrocarbonoclastes. Le deuxième objectif est de démontrer le potentiel d'un biochar, issu de la pyrolyse de biomasse forestière, enrichi par un hydrolysat de maquereau (peuplier450-EN) comme agent de bioremédiation du pétrole brut Heidrun. Cette maîtrise propose un protocole permettant de déterminer la capacité intrinsèque d'adsorption du pétrole par le biochar. Le potentiel adsorbant de six biochars bruts (épinette blanche, peuplier faux-tremble et biomasse forestière confondue) pyrolysés à 400°C et 450°C a été déterminé et ils sont tous similaires. Le biochar de peuplier pyrolysé à 450 °C (peuplier450) possède une capacité d'adsorption intrinsèque du pétrole de 0,83 ± 0,04 g de pétrole /g de biochar et le biochar peuplier450-EN de 0,53 ± 0,16 g/g. Une expérience de bioremédiation in vitro du pétrole Heidrun par la souche bactérienne hydrocarbonoclaste Alcanivorax borkumensis a permis de comparer l'effet des biochars peuplier450 et peuplier450-EN sur les taux de biodégradation. Les ratios diagnostiques n-C17/pristane et n-C18/phytane ont démontré une biodégradation similaire pour ces deux biochars. La biocolonisation des grains de biochar a été visualisée par microscopie à balayage électronique. Ces biochars permettent la croissance bactérienne à leur surface et dans leurs interstices. Ainsi, l'utilisation du biochar peuplier450 permettrait un retrait des hydrocarbures résiduels et contribuerait à l'atténuation naturelle d'un déversement pétrolier. Un tel adsorbant serait un atout pour la gestion des déversements pétroliers en milieux côtiers comme la voie maritime du Saint-Laurent. -- Mot(s) clé(s) en français : Biochar, coproduits de transformation du bois, Alcanivorax Borkumensis, biostimulation, biodégradation, pétrole brut, hydrolysat de maquereau, adsorbant pétrolier, capacité d'adsorption intrinsèque, bactéries hydrocarbonoclastes. -- ABSTRACT: In coastal oil spills, the effectiveness of response techniques is mainly limited by the thickness of the oil slick. When it is only a thin iridescent layer, the recovery of residual hydrocarbons becomes costly given the large amounts of oily water collected. The biodegradation of petroleum hydrocarbons by hydrocarbonoclastic microorganisms is then their ultimate route of elimination and is markedly reduced in winter conditions. This work aims to develop an innovative petroleum adsorbent allowing the proliferation of hydrocarbonoclastic bacteria to stimulate the biodegradation of hydrocarbons.The first objective is to confirm the presence of hydrocarbonoclastic bacteria in the Lower St. Lawrence Estuary under winter conditions by metabarcoding analysis. This study identified eleven hydrocarbonoclastic bacterial genera. The second objective is to demonstrate the potential of a biochar, derived from wood pyrolysis, enriched with mackerel hydrolyzate (poplar 450-EN) as a bioremediation agent for Heidrun crude oil. This paper proposes a protocol to determine the intrinsic oil adsorption capacity by the biochar. Thus, the adsorbing potential of six biochars (white spruce, poplar and combined forest biomass, pyrolyzed at 400 °C and 450 °C) was determined and they are all similar. Poplar biochar pyrolyzed at 450 °C (poplar450) has an intrinsic oil adsorption capacity of 0.83 ± 0.04 g crude oil / g biochar and the poplar450-EN of 0.53 ± 0.16 g/g. An in vitro bioremediation experiment of Heidrun crude oil by the hydrocarbonoclastic bacterial strain Alcanivorax borkumensis allowed to compare the effect of poplar450 and poplar450-EN biochars on biodegradation rates. The diagnostic ratios n-C17/pristane et n-C18/phytane showed similar biodegradation for these two biochars. The visualization of the biocolonization of biochar grains by scanning electron microscopy indicates that these two biochars allow bacterial growth on their surface and in their interstices.Thus, the biochar poplar450 allows the removal of residual hydrocarbons and contributes to the natural attenuation of an oil spill. This adsorbent would be an asset for the management of oil spills in coastal environments such as the St. Lawrence Seaway. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Biochar, wood processing by-products, Alcanivorax Borkumensis, biostimulation, biodegradation, crude oil, mackerel hydrolyzate, petroleum adsorbent, intrinsic oil adsorption capacity, hydrocarbonoclastic bacteria.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	St-Louis, Richard
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Lemarchand, Karine
Information complémentaire :	Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en océanographie en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences.
Mots-clés :	Biorestauration ; Biocharbon ; Absorbants ; Adsorbants ; Déversements ; Pétrole ; Littoral ; Bactéries marines ; Bactéries hydrocarbonoclastes.
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	10 févr. 2022 21:06
Dernière modification :	10 févr. 2022 21:06
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1968

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