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Utilisation des boues d'épuration comme milieu de culture pour la production d'inoculants à base de rhizobium.

Ben Rebah, Faouzi (2001). Utilisation des boues d'épuration comme milieu de culture pour la production d'inoculants à base de rhizobium. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 139 p.

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Résumé

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L'utilisation des boues d'épuration pour la production d'un inoculum commercial de rhizobium à été démontré en tenant compte de leur composition en éléments nutritifs capable de supporter la croissance des rhizobia. La première étape du projet consistait à caractériser des boues de différentes origines et à tester la croissance de deux groupes de rhizobia (à croissance rapide: Sinorhizobium meliloti, Rhizobium leguminosarum bv. viciae et à croissance lente: Bradyrhizobium japonicum et Bradyrhizobium elkanii). Les essais de croissance en erlenmeyer ont montré la possibilité d'utiliser les boues comme milieu de culture pour les rhizobia et que généralement le nombre de cellules de rhizobia dépasse 1 x 1 09 ufc/ml après 72h de croissance. Ajoutons à cela que la variabilité de la composition des boues affecte le temps de génération, le rendement en cellules et l'indice de nodulation sur les légumineuses hôtes. Par ailleurs, une concentration élevée en solide totaux tend à donner un temps de génération élevé. En outre, les boues primaires peuvent inhiber la croissance des cellules et l'utilisation d'un prétraitement acide, alcalin et oxydatif augmentent la biodégradabilité des boues primaires et en conséquence le compte cellulaire (cas de S. meliloti). L'effet de la concentration des solides en suspension et d'un prétraitement acide (pH 2.0 à pH 6.0 obtenu avec du H2S04) et alcalin (50 à 200 meq/L NaOH) des boues primaire (boue de Black Lake primaire) et secondaire (boue de Black Lake secondaire) a été étudié sur la croissance de S. meliloti. Dans les boues primaires ainsi que dans les boues secondaires, quelques traitements acides et alcalins ont causé une augmentation des comptes cellulaires et une réduction du temps de génération de S. meliloti et ceci est en fonction de la concentration en solides en suspension. Par exemple, dans les boues primaires non-traitées, le nombre le plus élevé de cellules (11.lOxl09ufc/mL) a été obtenu avec 1.3% de solides en suspension. Cependant, un dénombrement maximum de 13.00xl09ufc/mL a été atteint avec un traitement acide à pH 2.0 sous une concentration de 0.325% de solides en suspension, alors que le traitement alcalin avec 100 meq/L NaOH à 0.65% de solides a augmenté le rendement des cellules à 21.00x 109cfu/mL. Les résultats de cette partie expérimentale ont montré aussi que S. meliloti produit dans les boues traitées a maintenu sa capacité à noduler la luzerne. L'effet de l'addition de sources de nutriments (extrait de levure et glycérol) à la boue secondaire de la Communauté Urbaine de Québec (CUQ) sur la souche S. meliloti à été étudié. Les résultats ont montré que le nombre de cellules ainsi que le temps de génération ont été affectés par l'addition de ces sources de nutriments et que le nombre maximal de cellules de 8.85x109ufc/ml à été observé au bout de 32 heures d'incubation après addition de 4 g/l d'extrait de levure. De même l'addition du glycérol, aux échantillons de boue contenant 4 g/l d'extrait de levure a amélioré encore la croissance rhizobiale et la valeur la plus élevée de 16.5xl0 9ufc/ml a été obtenue avec 7.5 g/l de glycérol. L'effet du contrôle du pH sur la souche S. meliloti dans les boues de CUQ à été étudié en fermenteur de 15 litres équipé d'un contrôleur de pH. Dans cette expérience en fermenteur, il a été observé que le pH n'était pas un facteur limitant et l'augmentation du pH à 8.85 dans le fermenteur non contrôlé semble n'avoir aucun effet sur la croissance de la souche en question. Il a été aussi prouvé que la boue offre une meilleure protection pour la survie du rhizobia (S. meliloti cultivée dans la boue de CUQ) durant la congélation- décongélation à -20°C que le milieu standard (milieu à l'extrait de levure et au mannitol: YMB). Les résultats ont montré également la possibilité d'utiliser la boue comme support (Cas de la boue de Jonquière) par ce qu'elle supporte, comme la tourbe, la survie de S. meliloti et que le nombre de cellules demeure acceptable comparativement au standard quelque soit l'origine de l'inoculant (préparé dans les boues ou dans YMB) et la température de conservation (4 ou 25°C). Finalement, l'efficacité des inoculants (cas de S. meliloti) à base de boue (inoculant solide ou liquide) a été étudiée et comparée à celle des inoculants à base du milieu de culture standard (YMB) pour le cas de la luzerne cultivée dans des pots contenant deux types de sol (Kamouraska: sol argileux et Saint-André: sol sableux) fertilisés (fertilisant commercial) et amendés à des doses de 60 et 120KgN/ha (avec des boues secondaires de la CUQ). Les résultats des rendements de la luzerne en matière sèche et en azote ont montré que les inoculants à base de boue ont le même potentiel que ceux à base d'YMB et tous les inoculants (inoculant solide ou liquide) ont la même tendance. Ajoutons à cela, l'application des boues comme amendement a augmenté le nombre du rhizobia dans les sols et a amélioré significativement le poids sec et le contenu en azote de la luzerne. Cette amélioration augmente avec l'augmentation de la dose des boues et avec la coupe. Cependant, l'application du fertilisant azoté a donné des faibles rendements de la plante. Les résultats ont montré aussi que le processus de nodulation a été toujours maintenu dans les sols amendés et fertilisés et que les macroéléments et les métaux lourds apportés par les boues sont à un niveau acceptable et ne sont pas considérés comme des facteurs négatifs dans cette étude. Cependant, les meilleurs rendements obtenus avec le sol de Kamouraska par apport à celui de SaintAndré semble être en relation avec leurs caractéristiques.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Tyagi, Rajeshwar Dayal
Co-directeurs de mémoire/thèse: Prévost, Danielle
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: rhizobium; boue; stations d'épuration; caractéristiques physico-chimiques; boues d'épuration
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 18 juin 2013 17:59
Dernière modification: 09 nov. 2015 20:45
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1375

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