Biodégradation des hydrocarbures pétroliers par des bactéries marines: Application en traitement des eaux de mer contaminées par le pétrole - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2018

Petroleum hydrocarbons biodegradation by marine bacteria: Application in treatment of crude oil contaminated seawater

Biodégradation des hydrocarbures pétroliers par des bactéries marines: Application en traitement des eaux de mer contaminées par le pétrole

Billal Zenati
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1049966

Résumé

تهدف هذه الأطروحة لدراسة قدرات تحلل الهيدروكربونات بواسطة بكتيريا بحرية منتقاة قصد تفعيلها في المعالجة الحيوية لمياه البحر الملوثة بالنفط الخام. تم عزل خمسة عشر (15) سلالة بكتيرية قادرة على استخدام النفط كمصدر وحيد للكربون والطاقة. ألحقت أحسن سلالة بكتيرية فعالة في التحلل الحيوي للنفط وإنتاج مٌخفض توترسطح حيوي، شٌفرت بـ skd44، بالنوع Marinobacter hydrocarbonoclasticus وهذا بالاعتماد على تحليل الجين المشفر للـ ARNr 16S بنسبة تشابه تقدر ب 97.44٪. ُسجل نمو مثالي لهذه السلالة البكتيرية على النفط الخام في وسط ملحي بتركيز 23 غ/ل، درجة حموضة معتدلة إلى قلوية قليلا ونسبة بترول تقدر ب 5٪ (حجم/حجم). كشف تحليل الألكانات الخطية للبترول (بتركيز 1٪، حجم/حجم) عن نسبة تفكك عالية (83.68٪) بواسطة السلالة SdK644. هذه السلالة قادرة أيضا على تفكيك الهيكساديكان (41٪) والتيتراكوسان (11٪) بتركيز 1غ/ل وكذلك البيران (38٪) والأنتراسان (31٪) بتركيز 100 مغ/ل في مدة تحضين قدرت بـ 20 يوم. فيما يخص إنتاج مخفض توتر السطح الحيوي للسلالة SdK644، أفادت النتائج عن فعالية مثلى وذلك باستعمال الزيت المقلي (2٪، وزن/حجم)، كلوريد الأمنيوم كمصدر أزوتي، نسبة كربون إلى أزوت مقدرة ب 50، pH بقيمة 5، تركيز ملحي يساوي 23 غ/ل ومدة تحضين تصل إلى ثلاثة أيام. أنتج في هذه الظروف المثالية 4.93 غ/ل من مخفض السطح الحيوي "HF644". هذا الأخير له تركيز مذيلي حرج = 787 ملغ/ل ويخفض التوتر السطحي إلى 31 من/م. يمتاز "HF644" باستقرار عالي في درجات حرارة بين -18 إلى 121 درجة مئوية، نسبة حموضة تمتد من 2 إلى 10 وتركيز ملحي يتراوح بين 0 و 200 غ/ل. أثبتت الدراسة أن مخفض توترالسطح الحيوي "HF644" غير سام على يرقات الأرتيميا، كما أنه يمتاز بقوة جيدة في تذويب البترول الملوث لماء البحر مقارنة بمخفض السطح الاصطناعي "Tween 80" (يفوقه بمرتين). في الأخير، كشفت تجارب المعالجة الحيوية أن التحفيز الحيوي للسلالة SdK644 بالـ"HF644" يعطي أقصى قدر من التحلل الحيوي للنفط مقارنة بالمنشطات المغذية وكذا المكروفلورة الأصلية لماء البحر.
The aim of this work is to study the hydrocarbon degradation capacities of marine bacteria as well as the production of biosurfactants for bioremediation purpose of crude oil contaminated seawater. Fifteen (15) bacterial strains able to utilize crude oil as sole carbon and energy source and produce biosurfactants were successfully isolated. Based on these results, an isolate designed as strain SdK644 was selected. It was very closely related to Marinobacter hydrocarbonoclasticus with 16S rRNA gene sequence similarity of 97.44 %. Strain Sdk644 could grow on crude oil up to 5% (v/v) in neutral-alkaline conditions and with optimal NaCl concentration of 23 g/L. This strain degraded 83.68% of n-alkanes in crude oil (1%, v/v) over a period of 21 days. SdK644 strain also mineralized hexadecane (41%) and tetracosane (11%) at initial concentration of 1 g/L, as well as 100 mg/L of pyrene (38%) and anthracene (31%) after 20 days of incubation. High production efficiency of biosurfactant from SdK644 was achieved after 3 days of incubation, using waste frying oil (2%, w/v), NH4Cl as nitrogen source, C/N ratio of 50, pH 7.0 and NaCl concentration 23 g/L. The yield of biosurfactant “HF644” obtained was 4.93 g/L. HF644 agent decrease surface tension at 31 mN/m, with critical micelle concentration of 787 mg/L. The biosurfactant activity was stable over a wide range of temperature (-18‒121 °C), pH (2‒10) and salinity (0‒200 g/L). Toxicity bioessai of HF644 biosurfactant showed no significant lethality against Artemia nauplii. Moreover, the results demonstrated that HF644 biosurfactant was 2 times greater than that of a synthetic surfactant Tween 80 in crude oil solubilization. Finally, bioremediation experiments showed that combination of HF644 biosurfactant with SdK644 inoculum leads to maximal crude oil removal in comparison with inorganic nutrient stimulants and seawater indigenous microflora.
L’objectif de ce présent travail s’articule autour de l’étude des capacités de dégradation des hydrocarbures par des bactéries marines ainsi que la production de biosurfactants pour une mise en application en bioremédiation de l’eau de mer contaminée par le pétrole. Quinze (15) souches bactériennes aptes à utiliser le pétrole comme seule source de carbone et d’énergie ont été isolées. La meilleure souche « SdK644 » dans la dégradation du pétrole et la production de biosurfactant est affiliée au Marinobacter hydrocarbonoclasticus par analyse du gène codant de l’ARNr 16S, avec une similarité de 97,44%. En utilisant le pétrole comme source unique de carbone et d’énergie, M. hydrocarbonoclasticus SdK644 pousse avec une teneur de sel (NaCl) optimale de 23 g/L (m/v), un pH neutre-alcalin et une concentration du pétrole de 5% (v/v). Une dégradation significative des n-alcanes du pétrole (à 1%, v/v) a été obtenue après 21 jours d’incubation (83,68% de dégradation). La souche SdK644 est aussi capable de dégrader 41% d’hexadécane et 11% de tétracosane à 1 g/L, de même que le pyrène (38%) et l’anthracène (31%) à 100 mg/L après 20 jours d’incubation. Une production maximale de biosurfactant par cette souche a été obtenue avec l’huile de friture comme source de carbone (2%, m/v), le NH4Cl comme source d’azote, un rapport C/N de 50, un pH de 5, une salinité de 23 g/L NaCl et un temps d’incubation de 3 jours. Dans ces conditions, une quantité de 4,93 g/L du biosurfactant «HF644» est produite. Le HF644 a une concentration micellaire critique de 787 mg/L et réduit la tension de surface jusqu’à 31 mN/m. Il est stable dans une large gamme de température (-18‒121 °C), de pH (2‒10) et de salinité (0‒200 g/L NaCl). Le biosurfactant HF644 est considéré comme non-toxique vis-à-vis l’Artemia et possède un bon pouvoir solubilisant du pétrole dans l’eau de mer par rapport au surfactant Tween 80 (2 fois plus élevé). Enfin, les expériences de bioremédiation ont révélé que la biostimulation de la souche SdK644 avec HF644 donne une dégradation maximale du pétrole par rapport aux stimulants nutritifs et à la microflore indigène de l’eau de mer.
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Dates et versions

tel-02173171 , version 1 (04-07-2019)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02173171 , version 1

Citer

Billal Zenati. Biodégradation des hydrocarbures pétroliers par des bactéries marines: Application en traitement des eaux de mer contaminées par le pétrole. Autre. Université Saad Dahlab Blida 1 (Algérie), 2018. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02173171⟩
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