Acteurs et mécanismes des bio-transformations de l'arsenic, de l'antimoine et du thallium pour la mise en place d'éco-technologies appliquées à la gestion d'anciens sites miniers

TL;DR: In this article, the authors propose an approche pluridisciplinaire, principalement basee sur des outils d'ecologie microbienne et de physico-chimie, a permis de caracteriser la diversite des communautes microbiennes capables de transformer directement ou indirectement As et Sb, a differentes echelles experimentales : reacteur batch, dispositif a flux continu de laboratoire and pilote de terrain.

Abstract: Les dechets sulfures issus de l’extraction des minerais metalliques generent des drainages miniers acides (DMA), contenant des elements toxiques tels que l’arsenic (As), l’antimoine (Sb) et le thallium (Tl). Des procedes de remediation utilisant des communautes microbiennes ont ete developpes afin d’eliminer ces polluants des DMA, mais les processus biologiques en jeu dans ces traitements doivent encore etre maitrises pour garantir leur efficacite. Les verrous scientifiques, objets de la these, resident dans (1) la meconnaissance des transformations microbiennes, directe et indirectes, de Sb et Tl, et, (2) pour l’As, la faible comprehension des relations qui existent entre la dynamique des communautes microbiennes, leur potentiel fonctionnel, la physico-chimie des eaux et l’efficacite des traitements appliques aux DMA. Une approche pluridisciplinaire, principalement basee sur des outils d’ecologie microbienne et de physico-chimie, a permis de caracteriser la diversite des communautes microbiennes capables de transformer directement ou indirectement As et Sb, a differentes echelles experimentales : reacteur batch, dispositif a flux continu de laboratoire et pilote de terrain. Un consortium microbien capable de tolerer jusqu’a 100 mM d’antimonite et de l’oxyder en conditions acides (pH < 4), equivalentes a celles des DMA, a ete obtenu a partir d’un sol contamine au Sb. Un bioreacteur colonne de laboratoire, alimente en continu avec un DMA reel et inocule avec un consortium bacterien sulfato-reducteur issu de ce DMA, a permis l’elimination de la quasi-totalite de l’As, du Sb et du Tl presents dans l’eau. Enfin, la dynamique des communautes bacteriennes au sein d’un dispositif aerobie de traitement d’un DMA riche en As installe sur site a ete decrite. Ces communautes sont dominees par des bacteries Fe-oxydantes, et les modifications spatiales et temporelles de leur structure apparaissent associees aux variations de la physico-chimie de l’eau (concentration en oxygene dissous, temperature, pH, potentiel redox, concentrations en sulfate, arsenic et fer(II)). Les connaissances acquises au cours de cette these pourront servir de base a la conception d’eco-technologies passives et peu couteuses applicables a la gestion et la remediation d’anciens sites miniers.