Biodégradation des hydrocarbures

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Traduction

Biodégradation des hydrocarbures (Français) / biodegradation of hydrocarbons (Anglais) / التحلل البيولوجي الكربوهيدرات (Arabe)

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Traductions

Définition

Domaine, Discipline, Thématique

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Biologie / Environnement / Biochimie / Microbiologie / Bio-industries / Chimie organique / Pétrochimie / Ecologie / Géologie / Chimie /

Justification

Définition écrite

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La biodégradation désigne tout processus à médiation biologique qui entraîne la conversion d'une substance organique en dérivés ultimes organiques et inorganiques chimiquement distincts de la substance initiale. les hydrocarbures est une appelation génerique qui désigne le pétrole sous toutes ses formes(petrole brute,le fuel oil,les résidus d'hydrocarbures...),elles ont pour formule brute CnHm. La biodégradation d’un matériau résulte d’une ensemble de phénomènes physiques,chimiques et biologiques successifs ou concomitants aboutissant dans tous les cas à une réorganisation de la biomasse et à un dégagement de CO2 (et/ou de CH4), d’H2O, d’énergie(sous forme de chaleur), d’une éventuelle production de nouvelles molécules organiques et de possibles résidus minéraux » La biodégradation, ou décomposition biologique, résulte de l'action d'un produit biodégradable qui, laissé à l'abandon, est détruit par les bactéries ou d'autres agents biologiques. Elle est unebio-transformation d'un produit biodégradable avec une série de processus par lesquels les systèmes vivants rendent les produits chimiques moins nocifs pour l'environnement. Le terme biodégradation désigne « tout processus à médiation biologique, qui entraîne la conversion d’une substance organique en dérivés ultimes organiques et inorganiques chimiquement distincts de la substance initiale. Cependant, lorsqu’on dit qu’un composé est biodégradable, cela signifie habituellement qu’il peut être minéralisé (conversion en dioxyde de carbone, eau et différentes formes inorganiques) . La biodégradation primaire ou bio transformation a été définie comme « la perte de l’identité chimique du produit initial » et la biodégradation ultime (minéralisation) comme « la formation de biomasse microbienne et de produits finaux inorganiques à partir d’une substance chimique Le principe de la biodégradation se réfère au processus de dégradation des composés à base de carbone effectué par des micro-organismes, dont la croissance s’effectue par l’oxydation du carbone qui est utilisé comme source d’énergie .Ces organismes peuvent être indigènes (déjà présents dans la zone polluée), ou exogènes (ajoutées au milieu), ou encore être prélevés sur le site contaminé, cultivées au laboratoire puis réintroduits dans un écosystème pollué (bio-augmentation). L’attaque initiale intracellulaire est un processus oxydatif et l’activation ainsi que l’incorporation d’oxygène est la clé de la réaction enzymatique catalysée par les oxygénases et les peroxydases. Les voies périphériques de dégradation convertissent les hydrocarbures étape par étape en intermédiaires du catabolisme, à l’aide par exemple du cycle des acides tricarboxyliques (TCA ou cycle de Krebs). La biosynthèse de molécules pour la biomasse de la cellule se fait à partir de métabolites précurseurs comme l’acétyl-CoA, le succinate ou le pyruvate. Les principaux processus de bio-transformation sont la minéralisation, le cométabolisme, la polymérisation, l'accumulation et les effets secondaires de l'activité microbienne.

Biodégradation des hydrocarbures - Historique (+)

Définition graphique

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  Bioremédiation

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  biodétérioration

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  Biodégradation des Hydrocarbures en milieu marin

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Concepts ou notions associés

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Biologie / Charbon / Essences / Pollution / Ecologie / Minéralisation / Environnement / Combustible / Pétrole brute / Matière organique /

Biodégradation des hydrocarbures - Glossaire / (+)

Exemples, applications, utilisations

Les microorganismes grandissent, se multiplient en reconstituant de la matière vivante à partir d'éléments chimiques du sol (organiques et inorganiques). Ils requièrent de l'énergie pour leur métabolisme (chimique, lumineuse). La composition moyenne des microorganismes en C, H, O, N, P, S varie légèrement selon l'espèce et l'état physiologique du microorganisme ≈ 50% (m/m) C ; 8% H ; 20% O ; 12% N ; 3 % P ; 1% S. Les polluants organiques peuvent constituer une partie des éléments organiques utilisés par les microorganismes pour leur métabolisme. Les éléments inorganiques sont également utilisés par les microorganismes. Les microorganismes ont des besoins en H et O qui proviennent de l'eau et de la source de carbone ; des besoins en carbone (CO2 pour les bactéries autotrophes, C organique pour les microorganismes hétérotrophes), des besoins en azote pour la synthèse des protéines, ADN, ARN, phospholipides membranaires, glucides (N-acétylglucosamine du peptidoglycane), co-enzymes (FAD/FADH2, ...), des besoins en S présent dans les acides aminés (cystéines, méthionine), centre Fe-S des ferrédoxines, cofacteurs (ex : coenzyme A), des besoins en macronutriments : Na+, K+, Cl-, Ca2+, Mg2+, H2PO4-/ HPO42-/PO43- , Fe2+/Fe3+. Ces ions participent à la régulation de la pression osmotique, à la régulation du pH, aux phénomènes associés à la présence de gradients transmembranaires ; ils participent à la stabilisation des protéines, des édifices membranaires ; ils participent au fonctionnement de nombreuses protéines et des besoins en micronutriments : Zn2+, Mn2+, Cu2+, Co2+, Mo6+, Ni2+... nécessaires à la structure fonctionnelle d'enzymes particulières. Ainsi Mn2+ est le cation métallique cofacteur de la superoxyde dismutase, Mo6+ celui des nitrate réductases. On citera quelques sources d'azote (NH4+ étant la forme assimilée par toutes les bactéries, fréquemment NO3-, N2 (bactéries fixatrice : Rhizobium, Azotobacter), peptides), de phosphore (sous forme de phosphate – on entend l'équilibre dans l'eau du système acide/base H3PO4/H2PO4-/ HPO42-/PO43- – et phosphate à l'état organique (esters phosphoriques, anhydrides d'acide phosphorique)) et de soufre (SO42- réduit pour être assimilé en S2-). Dégradation des polluants organiques Le métabolisme microbien se caractérise par trois phases entraînant à chaque fois une perte de chaleur (-Q1, -Q2, -Q3 : perte de chaleur) : - réaction de synthèse de la biomasse (croissance) : Polluant + O2 → biomasse + CO2 + H2O (-Q1) - réaction de dégradation du polluant : Polluant → métabolites de dégradation (-Q2) - réactions de maintenance : Polluant + O2 → CO2 + H2O (-Q3) Il a été montré que la minéralisation (transformation en CO2) des polluants n'excède pas 45%, le reste étant converti en biomasse microbienne transitoire sous forme de cellules vivantes et en sous-produit du métabolisme. L'ensemble est lié à la matière minérale. Soit le métabolisme est direct (appelé aussi métabolisme actif). Dans ce cas, le polluant constitue la source de carbone ; il est dégradé grâce à des enzymes spécifiques. Soit le métabolisme est indirect (appelé aussi co-métabolisme ou métabolisme fortuit) et fait appel à une autre source de carbone que celle du polluant. Des enzymes non spécifiques dégradent cette source de carbone ainsi que, fortuitement, le polluant. La dégradation des polluants fait intervenir des processus d'oxydo-réduction. Dans le cas où le polluant est le donneur d'électron (cas le plus fréquent), celui-ci subit une oxydation pour être dégradé et perd donc un ou plusieurs électrons. Les accepteurs d'électrons sont de nature diverse : oxygène, nitrate, sulfate, etc selon le potentiel rédox du sol. Les réactions les plus exergoniques se produisent en premier (+)

Erreurs ou confusions éventuelles

• Confusion entre Biodégradation - Transformation total en produits biologiques
• Confusion entre Biodégradation - Transformation en éléments microscopiques
• Erreur fréquente: Biodégradation est une manipulation marketing

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Questions possibles

• Quells sont les produits à base d'hydrocarbures??
• la dégradation biologique des hydrocarbures est elle lente??
• Y aT-il d'autres moyens pour dégrader les hydrocarbures??

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Liaisons enseignements et programmes

Idées ou Réflexions liées à son enseignement

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Aides et astuces

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Education: Autres liens, sites ou portails

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Bibliographie

Pour citer cette page: (des hydrocarbures)

ABROUGUI, M & al, 2021. Biodégradation des hydrocarbures. In Didaquest [en ligne]. <http:www.didaquest.org/wiki/Biod%C3%A9gradation_des_hydrocarbures>, consulté le 5, mai, 2024

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