Enrichissement de bactéries chimiolithotrophes du sol pour la fixation biologique de l'azote sur une biocathode
Résumé
Introduction et objectifs :
L’ammoniac utilisé dans la production d’engrais azotés est actuellement obtenu par des procédés couteux énergétiquement et à l’origine d’importants rejets de gaz à effet de serre. Récemment, il a été proposé comme alternative plus sobre et moins polluante d’utiliser des biofilms électroactifs pouvant croitre sur une biocathode en fixant le CO2 et le N2 pour produire de la biomasse utilisable comme engrais [1]. L’objectif de ces travaux était de comparer les performances des communautés microbiennes chimiolithotrophes/électroactives et diazotrophes obtenues par deux méthodes d’enrichissement.
Matériels et méthodes :
Deux stratégies ont été utilisées à partir d’échantillons de sols :
1) Un premier enrichissement a été réalisé dans un milieu minéral avec N2 comme seule source d’azote et ajout de carbone organique pour apporter énergie et carbone pendant 50j. Puis cet enrichissement a été transféré en cellule d’électrolyse microbienne (MEC) en contact avec une cathode polarisée à -0,7 V (vs SHE). Au bout de 60 jours, le milieu cathodique a été remplacé par un milieu dépourvu de carbone organique [2].
2) Un second enrichissement a été réalisé dans un milieu minéral avec H2/CO2 comme source d’énergie et de carbone et NH4+ comme source d’azote pendant 30 jours. Puis le milieu a été remplacé par un milieu dépourvu d’azote organique.
Les communautés obtenues ont été caractérisées par séquençage des ADNr 16s et la fixation de N2 validée et quantifiée par la mesure de l’Activité Réductrice de l’Acétylène (ARA).
Résultats, discussion et conclusion :
La méthode ARA confirme la fixation de l’azote (40,7 µmolC2H4/L.j et 18,8 µmolC2H4/L.j) dans les communautés issues des enrichissements 1 et 2. Les deux enrichissements ont permis la sélection de la famille des Peptococcaceae (Desulfotomaculum) connus comme chimiolithotrophes facultatifs et homoacétogènes. Les familles des Xanthomonadaceae et Rhodospirillaceae, plutôt connues comme hétérotrophes, sont présentes en MEC. Des Xanthobacteraceae autotrophes sont retrouvés dans les enrichissements H2/CO2 et milieux des MEC. L’analyse de ces communautés a permis d’établir un modèle des échanges de carbone, d’azote et d’énergie dans ces écosystèmes microbiens fixant N2 et CO2.
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