3.12 Tensioactifs
les Tensioactifs sont des molécules amphiphiles comprenant hydrophile et un domaine hydrophobe. Ils se divisent entre deux phases dans un système hétérogène et augmentent la solubilité apparente d’un composé hydrophobe dans l’eau (Georgiou et al., 1992; Pizzul, 2006; Wang et Keller, 2009). Les trois caractéristiques générales des tensioactifs sont l’enrichissement aux interfaces, l’abaissement de la tension interfaciale et la formation de micelles (Neu, 1996; Li et al., 2007)., Ils peuvent être synthétiques ou d’origine microbienne (biosurfactants). Il a été établi que la source de carbone joue un rôle important dans la production de composés tensio-actifs. Habituellement, la présence de substances immiscibles dans l’eau, par exemple des hydrocarbures, est requise (Rapp et al., 1979; Robert et coll., 1989; Hommel, 1990; Abou-Ruwaida et coll., 1991; Bredholt et coll., 1998; Kumar et coll., 2006), mais certaines bactéries produisent même des tensioactifs lorsqu’elles sont cultivées sur des hydrocarbures complexes, tels que le charbon (Singh et Tripathi, 2013) et le pétrole brut (Das et Mukherjee, 2007a; Ali et al.,, 2014); source de carbone ordinaire, telle que le glycérol (Das et al. De 2008; la Princesse et Hertadi, 2015) et de l’huile d’olive (Khopade et coll., 2012A); glucides, tels que le jus de pomme de cajou (Freitas de Oliveira et al., 2013), le tréhalose, le dextrose, le fructose et le saccharose (Khopade et coll., 2012b); et certains déchets organiques, tels que CSL, mélasse de canne à sucre, huile de friture usée, déchets de lactosérum de fromage, etc. (Guerra-Santos et coll., 1984; Personne et Molin, 1987; Banat et coll., 2010; Rocha e Silva et coll., 2014)., Plusieurs types de biosurfactants ont été isolés et caractérisés, notamment les lipolipides, les glycolipides, les phospholipides, les lipides neutres, les acides gras, les peptidolipides, les lipopolysaccharides, les complexes de biopolymères, etc. (Janek et al., 2010).
Les Biosurfactants diminuent la toxicité des métaux lourds dans les sites pollués et améliorent l’efficacité de la biotransformation (Sandrin et al., 2000; Hegazi et coll., 2007)., Cela se produirait par la complexation de la forme libre du métal résidant en solution, ce qui diminuerait l’activité en phase solution du métal et favoriserait également la désorption des métaux lourds. Il se produirait également par les conditions de tension interfaciale réduites exprimées par les biosurfactants, qui s’accumuleraient à l’interface solide-solution, permettant le contact direct entre le biosurfactant et le métal sorbé. Ils sont plus efficaces que les produits chimiques pour améliorer la solubilité des polluants organiques (Bai et al.,, 1997) et la biotransformation d’hydrocarbures pétroliers, y compris les hydrocarbures aromatiques polynucléaires récalcitrants de haut poids moléculaire (Cybulski et al., 2003; Wong et coll., 2005; Das et Mukherjie, 2007A, b; Li et Chen, 2009). On rapporte que le Biosurfactant stimule la population microbienne indigène à dégrader les hydrocarbures, tout au long de l’augmentation de la surface du substrat hydrophobe insoluble dans l’eau et/ou augmente la biodisponibilité des substances hydrophobes insolubles dans l’eau, de plus, tout au long de la phase d’hydrophobicité des cellules de surface (Kaczorek et al., 2008).,
Les Biosurfactants peuvent également améliorer la croissance microbienne sur des substrats liés en les désorbant des surfaces ou en augmentant leur solubilité apparente dans l’eau. De plus, Das et Mukherjie (2007a) ont rapporté que la production de biosurfactant induit la désorption des hydrocarbures du sol vers la phase aqueuse des boues de sol conduisant à une minéralisation microbienne accrue, soit en augmentant la solubilité des hydrocarbures, soit en augmentant la surface de contact avec les composés hydrophobes, ce qui conduit également à une augmentation de la population bactérienne., Par conséquent, la production de biosurfactant augmente l’accessibilité des hydrocarbures pétroliers aux bactéries du sol, améliorant ainsi le processus de biotransformation. Les Biosurfactants seuls favoriseraient la biotransformation du pétrole brut dans une large mesure sans ajout d’engrais, ce qui réduirait le coût du processus de bioremédiation et minimiserait la dilution ou éliminerait les problèmes rencontrés lorsque des engrais solubles dans l’eau sont utilisés pendant la bioremédiation des milieux aquatiques (Thavasi et al., 2011).,
bien que parmi les bons avantages du biosurfactant et qu’il semble plus attrayant que leurs homologues synthétiques, les biosurfactants ne sont pas encore compétitifs sur le marché pour des raisons fonctionnelles et des coûts de production élevés, en particulier en ce qui concerne les substrats, qui représentent 10% à 30% du coût de production total (Rocha e Silva et al., 2014)., Ainsi, l’utilisation de microorganismes biodégradables qui ont la capacité de produire un(des) biosurfactant(s) ou un(des) émulsifiant (s) présente l’avantage de fournir en continu des tensioactifs naturels, non toxiques et biodégradables à un faible coût pour solubiliser les hydrocarbures pétroliers hydrophobes. De plus, ils peuvent contrer sélectivement l’augmentation de la viscosité et la diminution de la solubilité dans l’eau des hydrocarbures, améliorant ainsi les taux de biotransformation (Bento et al., 2005; El-Gendy et coll., 2014; Ali et coll., 2014; Chandankere et coll., 2014).,
Il convient de noter que la plupart des biosurfactants sont produits pendant la phase stationnaire de la croissance microbienne et que quelques espèces microbiennes peuvent afficher une faible productivité des biosurfactants pendant sa phase de croissance exponentielle (Ron et Rosenberg, 2001; Urum et Pekdemir, 2004). Jain et coll. (1991) ont signalé que L’ajout d’un Biosurfactant Pseudomonas augmentait la biotransformation du tétradécane, du pristane et de l’hexadécane dans un loam fendu. Zhang et Miller (1995) ont signalé une dispersion et une biodégradation accrues de l’octadécane par un tensioactif Pseudomonas rhamnolipides. Herman et coll., (1997) ont signalé que les biosurfactants des rhamnolipides amélioraient la biodégradation in situ dans la matrice poreuse.
Selon Straube et coll. (1999), l’huile légère stimule théoriquement la production de biosurfactant et agit comme co-solvant, augmentant la biodisponibilité des contaminants hydrophobes en aidant à les désorber des particules du sol., L’augmentation de la population microbienne peut être due à la production de biosurfactant, qui, comme mentionné précédemment, a induit la désorption des hydrocarbures du sol vers la phase aqueuse des boues de sol conduisant à une minéralisation microbienne accrue, soit en augmentant la solubilité des hydrocarbures, soit en augmentant la surface de contact avec des composés hydrophobes (Moran et al., 2000; Christofi et Ivshina, 2002; Rahman et coll., 2003; Maier, 2003; Mukherjie et Das, 2005; Das et Mukerjie, 2007a, b). Daziel et coll. (1996) ont signalé une augmentation de la solubilité aqueuse du naphtalène par le biosurfactant., Zhang et coll. (1997) ont également signalé que les biosurfactants rhamnolipides augmentent la solubilité et la biotransformation du phénanthrène. Les biosurfactants bruts produits à partir des souches thermophiles B. subtilis DM-04, P. aeruginosa m ou P. aeruginosa NM augmenteraient la solubilité du pyrène, de l’anthracène et du phénanthrène (Das et Mukerjie, 2007a). Biosurfactant lipopeptidique produit par dégradation des hydrocarbures et biosurfactant produisant B., subtilis CN2 isolé dans un sol contaminé à la créosote récupérerait environ 85% de l’huile moteur usagée du sable contaminé en 24 h (Bezza et Cheraw, 2015). Le biosurfactant produit par L’isolat Marin Bacillus licheniformis MTCC 5514 éliminerait plus de 85% du pétrole brut adsorbé de différents types de sol (Kavitha et al., 2015). Hegazi et coll. (2007) ont rapporté que la production de biosurfactant par la souche N2 de C. hominis augmente sa tolérance aux métaux lourds, sa solidité aqueuse au phénanthrène et son efficacité de biotransformation. Das et coll., (2008) ont rapporté qu’un isolat Marin Bacillus circulans peut dégrader l’anthracène et produire un biosurfactant dans un milieu de sels minéraux additionnés de glycérol. Un biosurfactant produit à partir D’une souche bactérienne dégradant le pétrole B. licheniformis Y-1 améliorerait la bioremédiation des sols pollués par le pétrole Par Pleurotus ostreatus, en particulier les hydrocarbures 16 polyaromatiques répertoriés par L’US-EPA, en tant que polluants prioritaires (Liu et al., 2016)., Cependant, dans une expérience simulée de bioremédiation de marée noire marine utilisant un consortium bactérien modifié avec des rhamnolipides, ils auraient un rôle positif dans la biotransformation d’hydrocarbures à longue chaîne, de biomarqueurs et d’hydrocarbures polyaromatiques, mais ils auraient un rôle négatif dans la biotransformation d’hydrocarbures à propriété relativement volatile, tels que les n-alcanes à chaîne courte, les hydrocarbures aromatiques polynucléaires de faible poids moléculaire et les sesquiterpènes à structure simple (Chen et al., 2013). Le biosurfactant produisant Streptomyces spp., les isolats AB1, AH4 et AM2 dégradent respectivement 82,36%, 85,23% et 81,03% de 100 mg/L de naphtalène en 12 jours et 76,65%, 80,96% et 67,94% de la fraction aliphatique du pétrole brut (1% v/v) en 30 jours (Ferradji et al., 2014).
