L'accumulation de saleté sur les membranes de traitement des eaux usées a longtemps été considérée comme un problème, pourtant, il peut aider à éliminer les bactéries résistantes aux antibiotiques et les gènes de résistance aux antibiotiques des eaux usées traitées dans des bioréacteurs à membrane anaérobie.

Parce que les eaux usées sont remplies d'antibiotiques utilisés dans les hôpitaux, les maisons et l'agriculture, les usines de traitement sont des points chauds potentiels pour que les bactéries développent une résistance et transfèrent des gènes de résistance entre les espèces.

Pei-Ying Hong du centre de dessalement et de réutilisation de l'eau de KAUST, avec son doctorat. étudiant Hong Cheng, voulait savoir comment le biofouling, ou accumulation de crasse, des membranes qui filtrent les polluants des eaux usées affecte leur capacité à filtrer les bactéries résistantes aux antibiotiques et les gènes bactériens de résistance aux antibiotiques.

"La sagesse conventionnelle est que l'encrassement biologique est un problème et, en tant qu'ingénieurs, nous souhaitons éradiquer la couche de biosalissure car elle gêne l'écoulement de l'eau, " explique Cheng. " Mais, notre étude a montré que l'encrassement biologique peut aider à éliminer les contaminants des eaux usées en fonctionnant comme une couche qui les adsorbe."

Hong et Cheng ont utilisé un bioréacteur de la taille d'un laboratoire alimenté par des eaux usées synthétiques contenant trois types de bactéries résistantes aux antibiotiques et trois types de gènes de résistance aux antibiotiques.

Le réacteur expérimental traite les eaux usées à l'aide de produits non consommateurs d'oxygène, ou anaérobie, micro-organismes qui consomment et dégradent ses matériaux solides et polluants. Les bioréacteurs à membrane anaérobie ont le potentiel en tant qu'alternatives durables aux bioréacteurs à membrane aérobie. Les aérobies utilisent des micro-organismes consommateurs d'oxygène pour dégrader les polluants, nécessitant beaucoup d'énergie pour aérer le système.

Les eaux usées traitées ont été filtrées à travers trois membranes de plus en plus encrassées. Ces résultats ont été comparés à des eaux usées traitées de manière similaire filtrées à travers un nouveau membrane propre.

Hong et Cheng ont découvert que l'élimination des gènes de résistance aux antibiotiques des eaux usées traitées s'améliorait à mesure que la couche d'encrassement biologique sur les membranes s'épaississait.

Mais l'élimination des bactéries résistantes aux antibiotiques n'a pas suivi le même schéma.

Le nouveau, membrane non encrassée a éliminé jusqu'à 99,999 pour cent des bactéries des eaux usées. Lorsque la couche d'encrassement biologique a commencé à s'accumuler, cette efficacité est tombée à 99%, mais a ensuite augmenté à nouveau à 99,999% lorsque la membrane anaérobie s'est encrassée de manière critique, une phase où la couche de bioencrassement ne s'épaissit plus.

"Cela suggère que le fonctionnement à long terme des bioréacteurs à membrane anaérobie peut être bénéfique, " dit Cheng.

Ces résultats signifient que les membranes fabriquées avec des revêtements de surface qui imitent les couches d'encrassement biologique pourraient aider à éliminer les contaminants indésirables des eaux usées, dit Hong, y compris ceux qui propagent la résistance aux antibiotiques.

L'équipe prévoit d'agrandir son bioréacteur pour traiter les eaux usées générées localement par la communauté KAUST. Ils collaborent également avec Ikram Blilou du programme Sciences végétales pour tester l'utilisation des eaux usées traitées du réacteur pour l'irrigation des cultures agricoles.

« Nous espérons que cette étude multidisciplinaire impliquant une expertise de la microbiologie appliquée, ingénierie, et les sciences végétales fourniront une perspective complète sur la meilleure façon d'utiliser l'eau traitée, " dit Hong.