Développement d'une approche intégrée pour l'élimination enzymatique de contaminants émergents présents dans les eaux usées et les biosolides municipaux

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Actuellement, les usines de traitement des eaux usées municipales ne sont pas conçues pour éliminer les contaminants d’intérêt émergent (CIE), tels que les perturbateurs endocriniens et les produits pharmaceutiques et leurs dérivés. Ces contaminants se retrouvent dans l’environnement essentiellement à partir des effluents et des biosolides des stations d’épuration des eaux usées municipales. Ces CIE présentent des effets néfastes sur les organismes vivants (ex. changements hormonaux, augmentation de la résistance bactérienne) et ce, même s’ils se retrouvent à de faibles concentrations dans l’environnement (< µg/l). Devant cet état de fait, il s’avère essentiel de développer des méthodes novatrices d’élimination de ces contaminants présents dans les eaux usées municipales et les biosolides. Pour ce faire, le développement de bioprocédés voués à l’élimination de nombreux CIE par l’action d’enzymes oxydatives s’avère prometteur. Particulièrement, les enzymes lignolytiques (LME, ex. laccases et peroxydases) sécrétées par des champignons lignivores (WRF) s’avèrent extrêmement efficace pour éliminer un bon nombre de CIE. Malgré le fort potentiel de ces enzymes pour le développement de procédé d’élimination de CIE, de nombreuses avancées doivent être réalisées avant de pouvoir implanter ces technologies. Ce programme de recherche a comme objectif de développer une approche intégrée permettant l’oxydation de CIE présents dans les biosolides et les eaux usées municipales par des LME. Pour ce faire, il produira des LME à partir de fermentations de WRF utilisant les biosolides comme milieu de culture tout en éliminant des CIE qu’ils contiennent, il développera des biocatalyseurs insolubles versatiles constitués de différentes enzymes complémentaires, il étendra le spectre des CIE pouvant être transformés par les LME et il développera un bioréacteur enzymatique membranaire pour l’élimination des CIE dans les eaux usées. Concrètement, ce programme de recherche s’articule autour de 4 axes interreliés : 1) la production de LME via la fermentation de champignons lignivores en utilisant des biosolides municipaux comme milieux de culture; 2) l’élimination de CIE ciblés; 3) la formation de biocatalyseurs insolubles et versatiles constitués de différentes enzymes d’intérêt; 4) le développement d’un bioréacteur enzymatique membranaire. Les résultats de mes recherches apporteront une contribution originale portant sur le développement de technologies enzymatiques pour l’élimination de CIE présents dans les eaux usées et les biosolides. Ils permettront le développement d’une approche technologique globale permettant ultimement, à la fois, de traiter les eaux usées à l’aide d’un bioprocédé membranaire à base de LME et de produire ces enzymes par fermentation fongique de biosolides municipaux ce qui permettra de façon concomitante d’éliminer des CIE adsorbés dans ces déchets. Ce développement de biotechnologies environnementales basées sur l’utilisation de LME représente une approche technologique à fort potentiel pour l’élimination des CIE et, par extension, pour le maintien d’un environnement de qualité. Ainsi, il permettra de répondre aux craintes grandissantes de la population québécoise et canadienne à l’égard de la présence de CIE dans l’environnement.