Étude de la dynamique des bactéries méthanotrophes et leurs activités dans deux types de recouvrements d'un site d'enfouissement de déchets municipaux

La méthanogénèse des déchets organiques enfouis dans les sites d'enfouissement est responsable \nde 19% des émissions anthropiques annuelles du méthane; un des principaux gaz à effet de serre. \nLes nouveaux sites d'enfouissement sont dotés d'un système de captage des gaz qui permet de \nréduire les émissions atmosphériques du CH4. Étant une technologie coûteuse, l'installation d'un \nsystème de captage de gaz dans les petits et les vieux sites d'enfouissement à faible production de \nCH4 n'est pas économiquement rentable. Les systèmes de collection des gaz ne sont pas 100% \nefficaces à cause des émissions fugitives. Cependant, toute technologie ou approche qui pourrait \naider à réduire les émissions atmosphériques de CH4 provenant des sites d'enfouissement- ancien \nou nouveau - sera d'une grande utilité. \nLes sols de recouvrement des sites d'enfouissement permettent d'oxyder le CH4 grâce aux \nbactéries méthanotrophes et de le transformer au dioxyde de carbone (moins nocif que le CH4). \nL'optimisation des recouvrements des sites d'enfouissement en utilisant des matériaux qui \noffrirait des conditions propices au développement des méthanotrophes peut contribuer à \nl'atténuation des émissions de CH4. Ce type de recouvrement, qui agirait comme un immense \nfiltre placé au-dessus de la masse des-déchets, constituerait une barrière d'oxydation passive de \nméthane (BOPM). L'efficacité de la BOPM dépend des conditions géotechniques des sols, à \nsavoir le type de sol et de la porosité. La porosité du substrat garantis un bon apport d'oxygène et \nde méthane ainsi qu'un adéquat temps de rétention de méthane dans la barrière. Le substrat doit \négalement avoir un minimum de teneur en matière organique et assurer un approvisionnement \nsatisfaisant en éléments nutritifs essentielles pour le développement des méthanotrophes. \nL'oxydation naturelle du CH4 par les méthanotrophes constitue un moyen biologique important \nqui permet de réduire à la fois le CH4 atmosphérique et celui qui migre à travers le recouvrement. \nLa présente étude s'insère dans le cadre d'un programme de recherche multidisciplinaire ayant \npour objectif principal de développer et d'optimiser l'atténuation des émissions du CH4 dans les recouvrements des sites d'enfouissement. Pour cela, trois BOPM ont été construite au sein du \nsite d'enfouissement de St-Nicéphore, Québec, Canada. Dans le cadre de la réalisation des \nobjectifs de ce projet, nous nous sommes concentrés sur l'aspect microbiologique. Nous avons \nétudié la dynamique, l'activité potentielle et la diversité des populations méthanotrophes, dans le \nsubstrat de la BOPM (mélange de sable et de compost), en fonction du temps et de la profondeur. \nUne étude comparative a été réalisée avec le sol (silt) du recouvrement existant du site. \nLa méthode de quantification par nombre le plus probable ( ou most probable number, MPN), a \nété utilisée pour le dénombrement des bactéries méthanotrophes. La méthode de réaction en \nchaine par polymérase quantitative (Q-PCR) a été aussi utilisée pour la quantification des \nméthanotrophes. L'activité potentielle des méthanotrophes a été déterminée au laboratoire à \nl'aide des essais en microcosmes. Alors que l'étude de la diversité de cette communauté a été \neffectuée par des techniques de la biologie moléculaire à l'aide de la méthode gel \nd'électrophorèse à gradient dénaturant (DGGE). \nLes fluctuations temporelles du nombre des bactéries méthanotrophes ( déterminée par MPN et \nQ-PCR) dans le substrat de la BOPM laissent entrevoir différentes étapes de développement des \nbactéries : phase d'adaptation d'environ 3 mois suivis d'une phase de croissance et une phase de \nfléchissement dû à la baisse de la température du sol en mois de décembre. Le nombre maximal \ndes méthanotrophes viables cultivables ont étél.5 x 109 UFC g- 1 de sol sec (1.7 ± 3.0 x 108 UFC \ng-1 de sol sec) et 500 copies du gène pmoA g-1 de sol sec. Les effectifs des méthanotrophes ont \ndiminué avec l'augmentation de la profondeur de la BOPM. Contrairement, peu de variations \nspatio-temporelles ont été observées dans le sol de recouvrement existant (SR). L'activité \npotentielle des méthanotrophes a été plus importante en surface de la BOPM en comparaison \navec les autres profondeurs et a été cinq fois plus importante que l'activité potentielle dans SR. \nLe maximum d'activité potentielle a été 441,1 et 76,0 mg de CH4 h-1g-1 de sol sec, \nrespectivement pour le substrat de la BOPM et le SR. L'étude de la diversité des populations \nméthanotrophes a révélé la dominance des méthanotrophes de type I ( en particulier les genres \nMethylocaldum et Methylobacter) à la fois dans le substrat et le SR.

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