Comment produit-on des additifs biologiques pour fosses septiques ?

Catégorie: Additifs
23 Juin 2022

La plupart des bactĂ©ries sont hĂ©tĂ©rotrophes par nature, ce qui signifie qu’elles dĂ©pendent d’un composĂ© organique pour la nourriture et l’énergie. Certaines variĂ©tĂ©s ont Ă©galement besoin d’autres nutriments comme des vitamines dans leur alimentation. La production de bactĂ©ries implique donc la mise Ă  disposition d’un environnement physique appropriĂ© propice Ă  la croissance bactĂ©rienne. L’environnement doit avoir le bon pH, la bonne tempĂ©rature, l’oxygĂšne et une source de nutrition. DiffĂ©rentes bactĂ©ries ont des fonctions diffĂ©rentes et toutes les souches bactĂ©riennes ne sont pas utiles dans une fosse septique. Le processus de fabrication d’additifs biologiques implique la manipulation de souches microbiennes dans le but d’amĂ©liorer leurs propriĂ©tĂ©s technologiques. Les principales sources de souches de bactĂ©ries sont les plantes, le sol et les rongeurs.

MĂ©thodes de fabrication d’additifs biologiques

Sélection des souches bactériennes

Bio-Sol utilise la souche Bacillus en raison de son efficacitĂ© impressionnante dans le traitement des eaux usĂ©es. En fait, c’est la mĂȘme souche qui est utilisĂ©e pour le traitement industriel des eaux usĂ©es avant qu’elles ne soient rejetĂ©es dans l’environnement. Bacillus est une bactĂ©rie anaĂ©robie facultative qui se dĂ©veloppe dans des environnements avec peu ou pas d’oxygĂšne. Ces bactĂ©ries ont Ă©galement une floculation et une cohĂ©sion Ă©levĂ©es, ce qui peut aider Ă  amĂ©liorer le processus de dĂ©cantation des boues. Ces qualitĂ©s font donc d’elle la souche de choix par excellence pour les additifs biologiques de fosses septiques. Vous pouvez compter sur elle pour aider Ă  la digestion anaĂ©robie des dĂ©chets organiques.

La mĂ©thode de sĂ©lection des souches bactĂ©riennes implique le raffinage et l’isolement de la culture pure ainsi que le criblage des organismes prĂ©liminaires afin d’identifier ceux qui ont le potentiel le plus Ă©levĂ©. La souche la plus optimale est ensuite sĂ©lectionnĂ©e puis amĂ©liorĂ©e encore plus en l’exposant Ă  des pressions Ă©volutives telles que des environnements de pH et des minĂ©raux toxiques. GrĂące Ă  la sĂ©lection adĂ©quate des souches, plusieurs objectifs sont atteints, y compris l’augmentation de la densitĂ© des bactĂ©ries souhaitables qui augmente finalement le taux global d’élimination des dĂ©chets 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 isolĂ© par stries de cultures vĂ©gĂ©tatives sur des plaques d’agar (petri dish) nutritif. En raison de la complexitĂ© de ce processus, nous utilisons gĂ©nĂ©ralement des banques de souches prĂȘtes Ă  l’emploi contenant des souches de Bacillus dĂ©jĂ  isolĂ©es.

Fermentation liquide

La fermentation liquide submergĂ©e remonte aux annĂ©es 1930 et est toujours utilisĂ©e aujourd’hui en raison de son efficacitĂ© dans le dĂ©veloppement d’enzymes microbiennes. Le substrat utilisĂ© pour le processus de fermentation est maintenu Ă  l’état liquide puisque celui-ci contient les nutriments. C’est d’ailleurs pour cette raison qu’il est appelĂ© fermentation liquide submergĂ©e. Les liquides utilisĂ©s dans cette procĂ©dure comprennent de l’alcool, de l’huile, du yogourt, etc. Pour que la fermentation liquide soit efficace, il faut sĂ©lectionner la meilleure souche ainsi que le meilleur substrat.

Comment choisir la bonne souche bactérienne ?

Toutes les souches bactĂ©riennes ne rĂ©pondent pas de la mĂȘme maniĂšre dans diffĂ©rents scĂ©narios et c’est pourquoi il est important de sĂ©lectionner la bonne. Les espĂšces bactĂ©riennes qui ont Ă©tĂ© utilisĂ©es avec succĂšs comprennent les espĂšces de Bacillus, Pseudomonas, Cellulomonas et Aerobacter. Les espĂšces de Bacillus comprennent Bacillus macerans, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus macerans, Bacillus pumilus, Bacillus subtilis et bien d’autres. Les enzymes couramment utilisĂ©es dans les additifs biologiques des fosses septiques comprennent les protĂ©ases, les lipases, les amylases, les urĂ©ases, les cellulases et la nitrate rĂ©ductase.

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

  • L’environnement – Pour de meilleurs rĂ©sultats, vous voulez choisir des souches bactĂ©riennes qui fonctionnent bien dans l’environnement pour lequel vous avez besoin des bactĂ©ries. Les facteurs environnementaux Ă  considĂ©rer comprennent les conditions aĂ©robies et anaĂ©robies ainsi que le pH.
  • L’objectif – L’objectif des bactĂ©ries que vous produisez dĂ©terminera Ă©galement la meilleure souche Ă  utiliser. L’objectif de la bactĂ©rie dĂ©terminera les types d’enzymes dont vous avez besoin, ce qui vous aidera Ă  dĂ©terminer la meilleure souche Ă  utiliser.
  • La complexitĂ© – Dans certains cas, vous voudrez peut-ĂȘtre combiner plusieurs souches parce que vous avez besoin que les bactĂ©ries travaillent dans diffĂ©rents environnements (par exemple, anaĂ©robie et aĂ©robie) pour obtenir des rĂ©sultats distincts.

Comment trouver le substrat approprié ?

Les microbes sont omniprĂ©sents dans la nature, ce qui signifie qu’ils peuvent ĂȘtre obtenus de presque n’importe quelle source. MalgrĂ© cela, les environnements riches en substrat doivent ĂȘtre identifiĂ©s afin de produire des souches efficaces. Lors de la sĂ©lection du substrat, les souches efficaces sont isolĂ©es selon leur affinitĂ© pour un substrat donnĂ©. Une dilution en sĂ©rie peut Ă©galement ĂȘtre utilisĂ©e, ce qui implique la minimisation du nombre de colonies pour faciliter la sĂ©lection. Les techniques sont idĂ©ales pour la production d’amylase et d’autres enzymes et bactĂ©ries.
Le choix du meilleur substrat se rĂ©sume Ă  deux possibilitĂ©s; voulez-vous un substrat synthĂ©tique ou naturel ? MĂȘme si les substrats synthĂ©tiques coĂ»tent plus cher que les substrats naturels, ils sont plus couramment utilisĂ©s, car ils sont plus faciles Ă  travailler. Le plus grand avantage des substrats naturels est qu’ils sont Ă©cologiques. Cependant, il y a un certain nombre de variables que vous devrez prendre en considĂ©ration et c’est la raison derriĂšre la complexitĂ© de l’utilisation de substrats naturels.
Le rĂ©sultat du processus de fermentation varie en fonction du substrat utilisĂ© et il est donc trĂšs important de sĂ©lectionner le bon substrat. Les techniques utilisĂ©es en fermentation devront Ă©galement ĂȘtre optimisĂ©es pour les diffĂ©rents substrats puisque les micro-organismes rĂ©agissent diffĂ©remment aux diffĂ©rents substrats. Certains substrats couramment utilisĂ©s dans la fermentation liquide comprennent la mĂ©lasse, les sucres solubles, les jus de lĂ©gumes et de fruits, les milieux liquides et les eaux usĂ©es. Lors de la fabrication d’additifs biologiques Ă  utiliser dans les fosses septiques, les eaux usĂ©es sont le substrat le plus idĂ©al, car elles produiront des bactĂ©ries qui se dĂ©velopperont dans les fosses septiques.

ProcĂ©dĂ© d’alimentation en discontinu (fed batch process)

Lors du procĂ©dĂ© d’alimentation en discontinu, des nutriments de croissance stĂ©rilisĂ©s sont gĂ©nĂ©ralement ajoutĂ©s Ă  la culture. Le taux de croissance de la culture est donc maintenu grĂące Ă  l’ajout de nutriments. Le procĂ©dĂ© d’alimentation en continu utilise un systĂšme ouvert qui permet l’ajout constant des nutriments liquides stĂ©rilisĂ©s. Pour les deux procĂ©dĂ©s, certaines variables doivent ĂȘtre surveillĂ©es pour assurer la fermentation. Ces variables comprennent le pH, la tempĂ©rature et les niveaux d’oxygĂšne / dioxyde de carbone. Voici les Ă©tapes qui sont suivies dans le procĂ©dĂ© d’alimentation en discontinu :

Stérilisation

La stĂ©rilisation des milieux et de la culture est importante, car elle empĂȘche la croissance de micro-organismes indĂ©sirables ou la contamination. La stĂ©rilisation Ă  la vapeur se fait dans un autocuiseur Ă  120 ° C pendant environ 20 minutes sous une pression de 15 PSI. Dans les opĂ©rations Ă  grande Ă©chelle, le fermenteur (biorĂ©acteur) est stĂ©rilisĂ© dans son ensemble avant mĂȘme l’introduction du milieu.

Amplification

La croissance des bactĂ©ries commence Ă  partir de seulement quelques bactĂ©ries du flacon de la banque de cellules, puis elles sont cultivĂ©es progressivement dans le biorĂ©acteur. L’inoculum est introduit dans un flacon disposant d’un milieu de culture adaptĂ© en conditions stĂ©rilisĂ©es. La bactĂ©rie est alors activĂ©e et elle commence Ă  se multiplier. Les bactĂ©ries sont ensuite transportĂ©es dans un rĂ©cipient plus grand Ă  des fins de mise Ă  l’échelle de la fermentation.

Extension de la fermentation

AprĂšs avoir vĂ©rifiĂ© la puretĂ© de l’inoculum, l’étape suivante consiste Ă  le transfĂ©rer dans un prĂ©biorĂ©acteur dans des conditions stĂ©riles, ici, le pH, la pression et la tempĂ©rature sont surveillĂ©s afin d’assurer une croissance optimale. Les dĂ©lais et les modĂšles de croissance diffĂ©reront d’une souche Ă  l’autre, mais en moyenne, les microbes ont gĂ©nĂ©ralement une phase de croissance exponentielle qui est ensuite suivie d’un stade de plateau puis d’un stade de mort. Le but de cette Ă©tape est d’arrĂȘter le processus de fermentation lorsque les bactĂ©ries atteignent leur stade le plus actif. Une fois la fermentation arrĂȘtĂ©e, les bactĂ©ries sont transfĂ©rĂ©es dans un biorĂ©acteur industriel (fermenteur).

Aération et mélange

Le mĂ©lange du fluide de fermentation (aussi appelĂ© bouillon) dans le fermenteur permet d’obtenir une distribution uniforme des nutriments avec la population de bactĂ©ries dans la culture. La souche Bacillus a besoin d’un environnement ayant peu de tension d’oxygĂšne pour atteindre une croissance optimale.

RĂ©colte de la masse cellulaire

À ce stade, les bactĂ©ries vivantes sont sĂ©parĂ©es du milieu de culture par le processus de centrifugation. La centrifugation permet d’éliminer jusqu’à 75% d’eau, ce qui entraĂźne une concentration de 50 Ă  100 fois plus de bactĂ©ries vivantes.

Lyophilisation

La technique de lyophilisation (freeze-dry) est utilisĂ©e pour dĂ©shydrater les bactĂ©ries et enzymes afin de les conserver longtemps sous forme de poudre. Lors de la mise en pratique de cette technique, les microbes sont soumis Ă  une congĂ©lation prĂ©alable puis ils sont traitĂ©s Ă  une pression infĂ©rieure Ă  1 mbar. Toute eau prĂ©sente dans le produit est transformĂ©e en glace et sublimĂ©e pour ĂȘtre Ă©liminĂ©e Ă  travers le condenseur sous trĂšs basse pression.

Traitement des bactéries bacillus

Cette Ă©tape garantit que les bactĂ©ries qui sont traitĂ©es et emballĂ©es sont vivantes, pures et stables. Une fois l’étape de lyophilisation terminĂ©e, les bactĂ©ries forment une galette solide contenant 2 Ă  4% d’eau. Cette galette est broyĂ©e pour donner une poudre fine et consistante. Pendant le processus de broyage, de mĂ©lange et d’emballage, la moisissure et l’humiditĂ© sont strictement contrĂŽlĂ©es afin de ne pas interfĂ©rer avec la formulation souhaitĂ©e. Le produit est ensuite mĂ©langĂ© avec des diluants afin d’atteindre la concentration souhaitĂ©e.

Fermentation

La fermentation est une technique biologique de conversion de substrats complexes en composĂ©s simples par des bactĂ©ries et d’autres micro-organismes. Outre le produit principal de la fermentation, des composĂ©s supplĂ©mentaires appelĂ©s mĂ©tabolites secondaires sont Ă©galement produits. Les enzymes font partie des mĂ©tabolites secondaires importants qui se forment au cours de ce processus. Parce que la fermentation peut produire toutes sortes de mĂ©tabolites, elle est souvent effectuĂ©e dans un environnement contrĂŽlĂ© afin d’obtenir uniquement les rĂ©sultats souhaitĂ©s. Une des façons d’y parvenir consiste Ă  utiliser des substrats solides comme la bagasse, la pĂąte Ă  papier et le son. Cette approche permet de recycler des dĂ©chets riches en nutriments en tant que substrats. Étant donnĂ© que la fermentation se fait gĂ©nĂ©ralement lentement et rĂ©guliĂšrement, un substrat peut Ă©galement ĂȘtre utilisĂ© pendant une longue pĂ©riode. La fermentation est idĂ©ale pour produire des micro-organismes nĂ©cessitant peu d’humiditĂ©. Lors de la fabrication de bactĂ©ries Ă  utiliser dans une fosse septique ou dans tout autre endroit Ă  forte teneur en humiditĂ©, il est prĂ©fĂ©rable d’utiliser la technique de fermentation liquide ou immergĂ©e.

 

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 rĂ©ponse Ă  un changement de l’environnement. MĂȘme si tous les champignons produisent des spores, ce ne sont pas toutes les bactĂ©ries qui le font. Bacillus et Clostridium font partie des bactĂ©ries qui forment des spores. Ces spores sont gĂ©nĂ©ralement rĂ©sistantes aux influences chimiques et physiques. La cellule vivante rĂ©elle, Ă©galement appelĂ©e cellule vĂ©gĂ©tative, est celle qui produit la spore qui agit comme une couche protectrice autour de son ADN. Une fois les conditions favorables rĂ©tablies, les protĂ©ines protectrices dissolvent la spore, ce qui permet Ă  la cellule de fonctionner normalement. Les spores bactĂ©riennes sont donc plus rĂ©sistantes aux contraintes environnementales que les bactĂ©ries vivantes. C’est la raison principale pour laquelle nous utilisons des spores bactĂ©riennes (Bacillus) dans nos additifs biologiques. Les spores bactĂ©riennes sont non seulement plus durables, mais elles peuvent ĂȘtre facilement rĂ©activĂ©es au besoin.

Conclusion

Toutes les diffĂ©rentes mĂ©thodes de production d’additifs biologiques pour fosses septiques ont une chose en commun : les additifs sont principalement fabriquĂ©s Ă  partir de bactĂ©ries et d’enzymes. Bien que certains substrats soient utilisĂ©s, le produit final est constituĂ© de microbes sains qui auront des effets dĂ©sirables sur l’efficacitĂ© de votre fosse septique. C’est pourquoi nous recommandons d’utiliser des additifs biologiques plutĂŽt que des additifs chimiques.

À propos de l'auteur

JEAN-SÉBASTIEN GAGNÉ

Président de Bio-Sol

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