Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Un bioréacteur à lit fluidisé a été utilisé pour étudier la production d'acides gras lors de la biodégradation anaérobie du perméat de lactosérum. Pour optimiser ce type de traitement, les paramètres suivants ont également été suivis :

Les concentrations en sucre sont étudiées afin de connaître l'efficacité de biodégradation du système lors de la croissance du biofilm. En augmentant la concentration en sucre à l'alimentation de 5 à 30 g/L, il y a augmentation de l'efficacité à dégrader l'effluent passant de 10 à 21% (Entrée vs Sortie) correspondant à un biofilm de plus en plus mature.

Les acides gras retrouvés sont l'acide acétique, l'acide propionique, l'acide iso-butyrique ainsi que l'acide n-butyrique. Ce dernier est le principal produit recueilli au point d'échantillon de la sortie composant ce mélange, en moyenne à 75%, correspondant à ce que l'on doit obtenir lors d'une fermentation acide. En général, l'acide acétique est le principal produit au niveau du perméat brut. Sa concentration est faible à l'alimentation mais augmente aux autres points d'échantillonnage au fur et à mesure que les bactéries en produisent lors de la fermentation du perméat.

Les bactéries ont été répertoriées dans le but d'évaluer dans le temps, le changement dans la composition bactérienne du biofilm à différentes concentrations en sucre à l'alimentation. Les espèces bactériennes inventoriées dans le bioréacteur sont au nombre de 15 : Pseudomonas maltophilia, P. paucimobilis, P. sp., P. fluorescens, Salmonella sp., Acinetobacter calcoaceticus var. Iwoffi, Aeromonas hydrophila/cavi?, Staphylococcus hominis, S. cohnii, S. aureus, S. simulons, Escherichia coli, Enterobacter f?cium, E. avium et une espèce filamenteuse non identifiée. L'attachement bactérien sur les grains de charbon est effectué surtout par des bactéries telles que Micrococcus. La composition bactérienne change avec les différentes concentrations en sucre, observant soit des cocci ou des bactéries filamenteuses.

L'adénosine triphosphate (ATP) est dosée pour estimer la concentration bactérienne présente au niveau du lit fluidisé. L'ATP est un nucléotide présent dans toute cellule vivante, comme les bactéries, et sa quantité par cellule varie très peu pour des conditions d'équilibre donné. Au début des essais, les concentrations d'ATP sont plus élevées au niveau du lit qu'au niveau du liquide du bioréacteur, ce qui est expliqué par la formation du biofïlm sur les grains. Progressivement les concentrations d'ATP sont de plus en plus élevées au niveau des liquides. Ceci est expliqué par le vieillissement du biofilm; les bactéries mortes situées dans les couches antérieures du biofilm en se détachant vont entraîner des bactéries vivantes, ce qui augmente leur concentration dans le liquide.

Le débit de biogaz produit est proportionnel à la concentration en sucre. En moyenne, 61 L de biogaz sont produits par jour composé à 3% en méthane (CH4) et à 97% en dioxyde de carbone (CO2). Aucun autre gaz n'a été détecté. Ce projet a été réalisé à l'Université du Québec à Chicoutimi en collaboration avec l'usine Nutrinor à Chambord.