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La biotechnologie au secours de l'environnement!

Malgré que la pollution de l'environnement fasse partie intégrante du lourd bilan de l'ère de l'industrialisation, les percées récentes en biotechnologie sont porteuses d'espoir. Qu'est-ce que la biotechnologie? Comment la biotechnologie nous vient-elle en aide dans nos efforts de décontamination de l'air, de l'eau et du sol?

C'est quoi au juste un milieu contaminé?

Les sérieux problèmes environnementaux que nous connaissons aujourd'hui viennent du fait que certains produits ou composés chimiques se retrouvent au mauvais endroit et en trop grande quantité pour permettre au cycle naturel de se maintenir. Au départ, ces produits n'étaient pas des polluants. Ils le deviennent lorsqu'ils ne sont plus à leur place dans la nature : des composés toxiques dans l'air, des métaux lourds dans l'eau ou du pétrole dans la terre à jardin!

Que faire avec ces contaminants?

Dans un premier temps, il faut s'assurer que nos méthodes de production et de consommation ne continuent pas à contribuer au problème. C'est d'ailleurs pour ce faire que le Québec s'est doté d'un «chien de garde»: le ministère de l'Environnement et de la Faune (MEF). C'est en voyant à l'application de la Loi sur la qualité de l'environnement que les inspecteurs du MEF surveillent comment chaque produit ou composé chimique est utilisé, transporté et éliminé.

Mais, si le mal est déjà fait, il faut décontaminer. Et on commence de plus en plus à croire que c'est peut-être la nature qui va sauver la nature! En effet, les biotechnologies environnementales, par l'utilisation de bactéries dévoreuses de contaminants, font naître de nouveaux espoirs. Et si les p'tites bibittes étaient capables de manger les grosses?


Bactéries sur une tête d'épingle. Réf. La biotechnologie aujourd'hui, vidéo

Ce qu'il faut savoir sur la biotechnologie

La biotechnologie est une science qui est née... il y a dix mille ans lorsque l'homme a commencé à utiliser des microorganismes dans différents procédés de fabrication. Par exemple, les levures, qui sont des champignons unicellulaires, ont été utilisés dans la fabrication du pain. C'est le cas également pour le vin et le fromage où des bactéries sont au coeur du procédé de transformation de la matière première:

Matière première Microorganisme responsable de la transformation Produit final
farine levure pain
raisin levure (Saccharomyces) vin
lait bactérie (Streptococcus lactis) fromage

Aujourd'hui, on entend par biotechnologie toutes les utilisations industrielles d'organismes vivants. Il s'agit d'une science qui se situe au carrefour de la chimie, de la biologie et du génie génétique. C'est d'ailleurs grâce aux découvertes en génie génétique que les microorganismes ne font plus seulement leur travail habituel : ils sont maintenant modifiés génétiquement pour faire le travail que nous souhaitons leur voir accomplir.

Une bactérie qui se nourrit de pétrole ou de composés toxiques? Eh oui!

Les microorganismes ont au départ une alimentation composée d'éléments chimiques simples tels le carbone, l'azote et certains métaux. Donc, lorsqu'ils rencontrent des composés complexes dans la nature, ils doivent d'abord les décomposer en éléments simples pour pouvoir les gober. Ce qui est tellement important comme découverte c'est qu'ils font de même lorsqu'ils rencontrent des contaminants! Les microorganismes décomposent donc un composé toxique en éléments simples non toxiques pour l'environnement. Et en plus, les bactéries peuvent devenir très gloutonnes après certaines modifications génétiques!

En jetant un coup d'oeil au tableau suivant, tu découvriras quelques exemples de bactéries avec les contaminants qu'elles préfèrent dévorer!

Bactéries Contaminants
Pseudomonas vapeurs toxiques dans l'air
Streptothrix hyalina matières organiques dans l'eau des égouts
Micrococcus essence dans le sol

Avant que la biotechnologie nous offre des bactéries gloutonnes pour décontaminer, comment nettoyait-on l'air, l'eau et le sol?

Les techniques classiques de décontamination sont encore largement utilisées et regroupent un ensemble de méthodes qu'on appelle physico-chimiques. On dit physico parce que des outils mécaniques sont utilisés (filtre, tamis, membrane d'encapsulation) et chimique parce que certains produits chimiques sont utilisés pour retirer un contaminant en formant un composé recyclable.

Méthodes physico-chimiques Contaminants
Filtre ou colonne de rinçage vapeurs toxiques dans l'air
Précipitation avec chlorure ferrique matières organiques dans l'eau des égouts
Membrane d'encapsulation souterraine essence dans le sol

Mais alors, si les méthodes physico-chimiques fonctionnent, quel avantage y a-t-il à utiliser les méthodes biologiques?

Voyons de plus près ce que nous essayons de faire lorsque nous voulons décontaminer un milieu, qu'il s'agisse de l'air, de l'eau ou du sol.
Évidemment, nous souhaitons retirer le contaminant du milieu. Mais une fois retiré, qu'est-ce qu'on fait avec ce contaminant? Dans certains cas, il peut être recyclé, en devenant matière première d'un procédé industriel. Mais s'il ne peut pas être recyclé, que faisons-nous avec les milliers de tonnes de contaminants que nous avons réussi à retirer? Nous les enterrons dans des sites d'enfouissement, bien enveloppés dans des membranes étanches. Nous avons donc TRANSFÉRÉ le contaminant d'un endroit à un autre, mais est-ce que le problème est vraiment résolu? C'est la grande limitation des méthodes physico-chimiques de décontamination.

Dans le cas des méthodes biologiques, l'attaque gloutonne des bactéries permet une ÉLIMINATION complète du contaminant. En effet, lorsque des bactéries consomment de l'essence (C8H18) qui s'est infiltrée dans le sol, elles digèrent complètement l'essence et la dégradent en carbone (C), inoffensif pour l'environnement. Pour maximiser la performance des bactéries, il suffit de leur fournir de l'oxygène et de l'eau à l'endroit où l'on veut décontaminer. Et le tour est joué! Il n'y a pas eu transfert de contaminant d'un milieu à un autre mais bien élimination.

Pourquoi ne pas utiliser seulement les méthodes biologiques?

Il faut bien comprendre que les méthodes biologiques sont très récentes et que beaucoup de recherches restent encore à faire pour que l'on puisse les appliquer partout. Elles sont moins coûteuses que les méthodes physico-chimiques, mais également un peu plus lentes. C'est d'ailleurs pour pallier à cette lenteur de la digestion bactérienne que les chercheurs en biotechnologie travaillent actuellement à modifier les gènes des bactéries pour les rendre plus gourmandes encore!

Tu veux voir des bactéries gloutonnes en plein action?

Les méthodes biologiques de décontamination sont utilisées partout dans le monde... et même à Sherbrooke (Québec)! Des exemples?

Sols contaminés:
On estime qu'il y a plus de 50 000 réservoirs enfouis au Québec et que très certainement, 20 000 d'entre eux laissent échapper des hydrocarbures dans le sol. Le nombre de mètres cubes de sol ainsi contaminés est astronomique. C'est d'ailleurs pourquoi le ministère des Ressources naturelles exige le remplacement, d'ici l'an 2001, de tous les réservoirs souterrains en acier non protégés contre la corrosion. À ce bilan, il faut ajouter tous les terrains contaminés par des résidus toxiques industriels. Dans plusieurs cas, la décontamination a été prise en main par des entreprises spécialisées dans l'application des méthodes biotechnologiques.

GSI Environnement, une entreprise installée dans le parc industriel de Sherbrooke, rue Pépin, reçoit sur place des sols fortement contaminés qu'elle soumet à un traitement biologique intensif. On peut donc voir d'immenses piles de sol contaminé recouvertes d'une toile où sont introduits de nombreux tuyaux d'aération. Les piles ont été ensemencées de bactéries gloutonnes, c'est pourquoi il faut maintenir une bonne humidité (toile et arrosage) et beaucoup d'oxygène (tuyau d'aération). Après quelques semaines, les piles de sol peuvent être retournées dans la nature!


Pile de sol contaminé Réf. La biotechnologie aujourd'hui, vidéo


Tuyau d'aération Réf. La biotechnologie aujourd'hui, vidéo
Eaux contaminées:
Les sources de contamination de l'eau sont nombreuses, mais une chose est certaine, tout finit par se retrouver à la rivière! C'est donc pour faire face à une dégradation alarmante de cette ressource que le gouvernement québécois a lancé, en 1978, le Programme d'assainissement des eaux. Depuis, plus de 250 stations d'épuration ont été construites et plusieurs utilisent dans leurs procédés une étape de traitement biologique. À Sherbrooke (Québec), des filtres biologiques, sur lesquels se trouvent les bactéries, permettent en une vingtaine de minutes, d'éliminer les polluants organiques (matières fécales) qui se trouvent présents dans l'eau. Ça c'est très gourmand comme bactérie!

La station d'épuration de la région, située sur le boulevard Queen à Sherbrooke, traite quotidiennement les 82 000 mètres cubes d'eau usées qui lui sont acheminés par 30 kilomètres de tuyaux d'interception. Il s'agit d'une des plus grosses unités de biofiltration au Canada. Il faut le voir pour le croire! (Image du plan de la station de la Régie d'assainissement des eaux des la région sherbrookoise, 1578 X 885 pixels)

À Montréal (Québec), la station d'épuration n'utilise pas de traitement biologique à cause du trop grand volume d'eau à traiter. Les biofiltres requis seraient démesurés! La quantité importante de contaminants de source industrielle rend également la biofiltration plus problématique. À Québec, puisqu'il s'agit principalement d'une ville de service, on a pu installer des biofiltres.

Air contaminé:
La décontamination de l'air est malheureusement en retard par rapport aux efforts qui ont été mis dans la décontamination des sols ou de l'eau. Pourquoi? Tout simplement parce qu'il est tellement facile d'oublier un problème que l'on ne voit pas! Les méthodes biologiques en sont donc à leur tout début, mais les performances des premiers biofiltres sont très encourageantes. Ils sont actuellement testés sur des vapeurs toxiques et sur certains composés volatils qui sont à la source d'odeur problématique (porcherie, ateliers de peinture, etc.). Le Département de génie chimique de l'Université de Sherbrooke compte une équipe de chercheurs très avant-gardiste dans ce domaine.


Cheminées d'industrie Réf. La biotechnologie aujourd'hui, vidéo

Glossaire

Bactérie
Microorganisme formé d'une seule cellule (unicellulaire), de forme allongée ou sphérique, qui respire, se nourrit et se reproduit.

Contaminant toxique
Produit ayant un effet léthal aigu, ou un effet tératogène (sur le foetus en développement) ou un effet cancérogène et qui se retrouve dans un milieu en quantité supérieure aux normes définies par la Loi sur la qualité de l'environnement.

Microorganisme
Organisme vivant, animal ou végétal, qui ne peut être vu qu'au microscope.

Bibliographie

Livres

MEUNIER, Pierre. Droit de l'Environnement, Lois et Règlements, Cowansville, Éditions Yvon Blais inc.,1993, 439 p.

SAMSON, Réjean. Biorestauration des sites contaminés - Cahier technique, Sainte-Foy, Centre Québécois de valorisation de la biomasse (CQVB), 1994, 16 p.

SCRIBAN, Rémi. Biotechnologie, Paris, Éd. Technique et Documentation - Lavoisier, 1993, 910 p.

RAMADE, François. Élément d'écologie appliquée - Action de l'homme sur la biosphère, Paris, Édiscience International, 5e édition, 1995, 631 p.

Revues

GAGNÉ, Stéphane. «Les applications des biotechnologies environnementales», Envirotech, vol. 3, avril 1996, pp. 15-17.

BORDE, Valérie. «La nouvelle arme de la dépollution», Supplément au magazine Québec Science, automne 1997, pp. 37-41.

DE SMET, Michel. «Biotechnologies», Dossier spécial, Les Affaires, 11 avril 1998, pp. 39-57.

Vidéo

EN COLLABORATION, La biotechnologie aujourd'hui, Vidéo et guide accompagnateur, MICST, 1996, Distribué par Périodica-Vidéo 1-800-361-1431

Documents dans W3

Biopro. (Page consultée le 5 mai 1998). Centre de recherche en génie des procédés de l'environnement et des biotechnologies, [En ligne]. Adresse URL: http://www.biopro.polymtl.ca/Biopro/Francais/711actif.htm

Institut de Recherche en Biotechnologie (CNRC). (Page consultée le 5 mai 1998). Le Secteur des biotechnologies environnementales, [En ligne]. Adresse URL: http://www.bri.nrc.ca/environ/sbef.htm

Québec Science. (Page consultée le 5 mai 1998). Les Grands Dossiers - La biotechnologie, [En ligne]. Adresse URL: http://www.cybersciences.com

Ministère de l'Environnement et de la Faune du Québec. (Page consultée le 5 mai 1998). Environnement, [En ligne]. Adresse URL: http://www.menv.gouv.qc.ca/

Régie de l'assainissement des eaux de la région sherbrookoise. (Page consultée le 5 mai 1998). Chaîne d'assainissement, [En ligne]. Adresse URL: http://www.raers.qc.ca/technique/frames/chaine.html

 

Activité pédagogique : La biotechnologie en action



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Page mise jour : le 27 juin 2002