Comment produit-on des additifs biologiques pour fosses septiques ?

Méthodes de fabrication d’additifs biologiques

Sélection des souches bactériennes

Bio-Sol utilise la souche Bacillus en raison de son efficacité impressionnante dans le traitement des eaux usées. En fait, c’est la même souche qui est utilisée pour le traitement industriel des eaux usées avant qu’elles ne soient rejetées dans l’environnement. Bacillus est une bactérie anaérobie facultative qui se développe dans des environnements avec peu ou pas d’oxygène. Ces bactéries ont également une floculation et une cohésion élevées, ce qui peut aider à améliorer le processus de décantation des boues. Ces qualités font donc d’elle la souche de choix par excellence pour les additifs biologiques de fosses septiques. Vous pouvez compter sur elle pour aider à la digestion anaérobie des déchets organiques.

La méthode de sélection des souches bactériennes implique le raffinage et l’isolement de la culture pure ainsi que le criblage des organismes préliminaires afin d’identifier ceux qui ont le potentiel le plus élevé. La souche la plus optimale est ensuite sélectionnée puis améliorée encore plus en l’exposant à des pressions évolutives telles que des environnements de pH et des minéraux toxiques. Grâce à la sélection adéquate des souches, plusieurs objectifs sont atteints, y compris l’augmentation de la densité des bactéries souhaitables qui augmente finalement le taux global d’élimination des déchets organiques.

Mais isoler le Bacillus, c’est comme chercher une aiguille dans une botte de foin. Pour commencer, afin d’obtenir des cultures pures, le Bacillus d’une seule colonie est isolé par stries de cultures végétatives sur des plaques d’agar (petri dish) nutritif. En raison de la complexité de ce processus, nous utilisons généralement des banques de souches prêtes à l’emploi contenant des souches de Bacillus déjà isolées.

Fermentation liquide

La fermentation liquide submergée remonte aux années 1930 et est toujours utilisée aujourd’hui en raison de son efficacité dans le développement d’enzymes microbiennes. Le substrat utilisé pour le processus de fermentation est maintenu à l’état liquide puisque celui-ci contient les nutriments. C’est d’ailleurs pour cette raison qu’il est appelé fermentation liquide submergée. Les liquides utilisés dans cette procédure comprennent de l’alcool, de l’huile, du yogourt, etc. Pour que la fermentation liquide soit efficace, il faut sélectionner la meilleure souche ainsi que le meilleur substrat.

Comment choisir la bonne souche bactérienne ?

Toutes les souches bactériennes ne répondent pas de la même manière dans différents scénarios et c’est pourquoi il est important de sélectionner la bonne. Les espèces bactériennes qui ont été utilisées avec succès comprennent les espèces de Bacillus, Pseudomonas, Cellulomonas et Aerobacter. Les espèces de Bacillus comprennent Bacillus macerans, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus macerans, Bacillus pumilus, Bacillus subtilis et bien d’autres. Les enzymes couramment utilisées dans les additifs biologiques des fosses septiques comprennent les protéases, les lipases, les amylases, les uréases, les cellulases et la nitrate réductase.

Voici quelques lignes directrices lors de la sélection de la souche bactérienne.

• L’environnement – Pour de meilleurs résultats, vous voulez choisir des souches bactériennes qui fonctionnent bien dans l’environnement pour lequel vous avez besoin des bactéries. Les facteurs environnementaux à considérer comprennent les conditions aérobies et anaérobies ainsi que le pH.
• L’objectif – L’objectif des bactéries que vous produisez déterminera également la meilleure souche à utiliser. L’objectif de la bactérie déterminera les types d’enzymes dont vous avez besoin, ce qui vous aidera à déterminer la meilleure souche à utiliser.
• La complexité – Dans certains cas, vous voudrez peut-être combiner plusieurs souches parce que vous avez besoin que les bactéries travaillent dans différents environnements (par exemple, anaérobie et aérobie) pour obtenir des résultats distincts.

Comment trouver le substrat approprié ?

Les microbes sont omniprésents dans la nature, ce qui signifie qu’ils peuvent être obtenus de presque n’importe quelle source. Malgré cela, les environnements riches en substrat doivent être identifiés afin de produire des souches efficaces. Lors de la sélection du substrat, les souches efficaces sont isolées selon leur affinité pour un substrat donné. Une dilution en série peut également être utilisée, ce qui implique la minimisation du nombre de colonies pour faciliter la sélection. Les techniques sont idéales pour la production d’amylase et d’autres enzymes et bactéries.
Le choix du meilleur substrat se résume à deux possibilités; voulez-vous un substrat synthétique ou naturel ? Même si les substrats synthétiques coûtent plus cher que les substrats naturels, ils sont plus couramment utilisés, car ils sont plus faciles à travailler. Le plus grand avantage des substrats naturels est qu’ils sont écologiques. Cependant, il y a un certain nombre de variables que vous devrez prendre en considération et c’est la raison derrière la complexité de l’utilisation de substrats naturels.
Le résultat du processus de fermentation varie en fonction du substrat utilisé et il est donc très important de sélectionner le bon substrat. Les techniques utilisées en fermentation devront également être optimisées pour les différents substrats puisque les micro-organismes réagissent différemment aux différents substrats. Certains substrats couramment utilisés dans la fermentation liquide comprennent la mélasse, les sucres solubles, les jus de légumes et de fruits, les milieux liquides et les eaux usées. Lors de la fabrication d’additifs biologiques à utiliser dans les fosses septiques, les eaux usées sont le substrat le plus idéal, car elles produiront des bactéries qui se développeront dans les fosses septiques.

Procédé d’alimentation en discontinu (fed batch process)

Lors du procédé d’alimentation en discontinu, des nutriments de croissance stérilisés sont généralement ajoutés à la culture. Le taux de croissance de la culture est donc maintenu grâce à l’ajout de nutriments. Le procédé d’alimentation en continu utilise un système ouvert qui permet l’ajout constant des nutriments liquides stérilisés. Pour les deux procédés, certaines variables doivent être surveillées pour assurer la fermentation. Ces variables comprennent le pH, la température et les niveaux d’oxygène / dioxyde de carbone. Voici les étapes qui sont suivies dans le procédé d’alimentation en discontinu :

Stérilisation

La stérilisation des milieux et de la culture est importante, car elle empêche la croissance de micro-organismes indésirables ou la contamination. La stérilisation à la vapeur se fait dans un autocuiseur à 120 ° C pendant environ 20 minutes sous une pression de 15 PSI. Dans les opérations à grande échelle, le fermenteur (bioréacteur) est stérilisé dans son ensemble avant même l’introduction du milieu.

Amplification

La croissance des bactéries commence à partir de seulement quelques bactéries du flacon de la banque de cellules, puis elles sont cultivées progressivement dans le bioréacteur. L’inoculum est introduit dans un flacon disposant d’un milieu de culture adapté en conditions stérilisées. La bactérie est alors activée et elle commence à se multiplier. Les bactéries sont ensuite transportées dans un récipient plus grand à des fins de mise à l’échelle de la fermentation.

Extension de la fermentation

Après avoir vérifié la pureté de l’inoculum, l’étape suivante consiste à le transférer dans un prébioréacteur dans des conditions stériles, ici, le pH, la pression et la température sont surveillés afin d’assurer une croissance optimale. Les délais et les modèles de croissance différeront d’une souche à l’autre, mais en moyenne, les microbes ont généralement une phase de croissance exponentielle qui est ensuite suivie d’un stade de plateau puis d’un stade de mort. Le but de cette étape est d’arrêter le processus de fermentation lorsque les bactéries atteignent leur stade le plus actif. Une fois la fermentation arrêtée, les bactéries sont transférées dans un bioréacteur industriel (fermenteur).

Aération et mélange

Le mélange du fluide de fermentation (aussi appelé bouillon) dans le fermenteur permet d’obtenir une distribution uniforme des nutriments avec la population de bactéries dans la culture. La souche Bacillus a besoin d’un environnement ayant peu de tension d’oxygène pour atteindre une croissance optimale.

Récolte de la masse cellulaire

À ce stade, les bactéries vivantes sont séparées du milieu de culture par le processus de centrifugation. La centrifugation permet d’éliminer jusqu’à 75% d’eau, ce qui entraîne une concentration de 50 à 100 fois plus de bactéries vivantes.

Lyophilisation

La technique de lyophilisation (freeze-dry) est utilisée pour déshydrater les bactéries et enzymes afin de les conserver longtemps sous forme de poudre. Lors de la mise en pratique de cette technique, les microbes sont soumis à une congélation préalable puis ils sont traités à une pression inférieure à 1 mbar. Toute eau présente dans le produit est transformée en glace et sublimée pour être éliminée à travers le condenseur sous très basse pression.

Traitement des bactéries bacillus

Cette étape garantit que les bactéries qui sont traitées et emballées sont vivantes, pures et stables. Une fois l’étape de lyophilisation terminée, les bactéries forment une galette solide contenant 2 à 4% d’eau. Cette galette est broyée pour donner une poudre fine et consistante. Pendant le processus de broyage, de mélange et d’emballage, la moisissure et l’humidité sont strictement contrôlées afin de ne pas interférer avec la formulation souhaitée. Le produit est ensuite mélangé avec des diluants afin d’atteindre la concentration souhaitée.

Fermentation

La fermentation est une technique biologique de conversion de substrats complexes en composés simples par des bactéries et d’autres micro-organismes. Outre le produit principal de la fermentation, des composés supplémentaires appelés métabolites secondaires sont également produits. Les enzymes font partie des métabolites secondaires importants qui se forment au cours de ce processus. Parce que la fermentation peut produire toutes sortes de métabolites, elle est souvent effectuée dans un environnement contrôlé afin d’obtenir uniquement les résultats souhaités. Une des façons d’y parvenir consiste à utiliser des substrats solides comme la bagasse, la pâte à papier et le son. Cette approche permet de recycler des déchets riches en nutriments en tant que substrats. Étant donné que la fermentation se fait généralement lentement et régulièrement, un substrat peut également être utilisé pendant une longue période. La fermentation est idéale pour produire des micro-organismes nécessitant peu d’humidité. Lors de la fabrication de bactéries à utiliser dans une fosse septique ou dans tout autre endroit à forte teneur en humidité, il est préférable d’utiliser la technique de fermentation liquide ou immergée.

La différence entre les bactéries vivantes et les spores bactériennes

Les spores sont par nature des cellules de survie dormantes produites par un organisme en réponse à un changement de l’environnement. Même si tous les champignons produisent des spores, ce ne sont pas toutes les bactéries qui le font. Bacillus et Clostridium font partie des bactéries qui forment des spores. Ces spores sont généralement résistantes aux influences chimiques et physiques. La cellule vivante réelle, également appelée cellule végétative, est celle qui produit la spore qui agit comme une couche protectrice autour de son ADN. Une fois les conditions favorables rétablies, les protéines protectrices dissolvent la spore, ce qui permet à la cellule de fonctionner normalement. Les spores bactériennes sont donc plus résistantes aux contraintes environnementales que les bactéries vivantes. C’est la raison principale pour laquelle nous utilisons des spores bactériennes (Bacillus) dans nos additifs biologiques. Les spores bactériennes sont non seulement plus durables, mais elles peuvent être facilement réactivées au besoin.

Conclusion

Toutes les différentes méthodes de production d’additifs biologiques pour fosses septiques ont une chose en commun : les additifs sont principalement fabriqués à partir de bactéries et d’enzymes. Bien que certains substrats soient utilisés, le produit final est constitué de microbes sains qui auront des effets désirables sur l’efficacité de votre fosse septique. C’est pourquoi nous recommandons d’utiliser des additifs biologiques plutôt que des additifs chimiques.