A travers l'Amérique, les sites de déchets dangereux constituent une menace permanente pour la santé humaine et environnementale. Les cas les plus graves sont connus sous le nom de sites Superfund, dont plus d'un millier existent actuellement. Quelque 50 millions d'Américains vivent à moins de cinq kilomètres d'une de ces zones, les exposant potentiellement à un risque accru de cancer et d'autres maladies graves.

Si la décontamination de ces sites est une priorité de santé publique, les défis techniques sont de taille. Une paire de produits chimiques chlorés connus sous le nom de TCE et de perchlorate est particulièrement préoccupante. Le TCE a été largement utilisé comme agent de dégraissage et le perchlorate est utilisé dans la fabrication de propulseurs. En raison de la dépendance généralisée à ces produits chimiques dans le passé et de leur élimination inappropriée, ils se sont souvent retrouvés dans l'environnement, présentant des risques importants pour la santé humaine et les écosystèmes environnants.

Bioremédiation pour l'élimination de ces produits chimiques hautement toxiques, surtout lorsqu'ils sont présents dans des mélanges, a longtemps été un défi pour les scientifiques. Les produits chimiques chlorés persistent obstinément dans l'environnement, contaminant parfois les réseaux d'eau potable.

Dans une nouvelle étude, des chercheurs du Biodesign Swette Center for Environmental Biotechnology ont exploré de nouvelles façons de débarrasser l'environnement de ces produits chimiques toxiques concomitants. Pour y parvenir, Fe ⁰ en combinaison avec des cultures microbiennes contenant un microbe inhabituel connu sous le nom de Dehalococcoides mccartyi ont été ajoutés à des échantillons de sol et d'eau souterraine provenant d'un site Superfund contaminé à Goodyear, Arizona. Le site contaminé avait autrefois été impliqué dans la défense et la fabrication aérospatiale.

Les chercheurs décrivent comment les bactéries Dehalococcoides peuvent agir en synergie avec Fe ⁰ , connu sous le nom de fer zéro valent. La nouvelle étude décrit les conditions dans lesquelles Fe ⁰ , Déhalococcoïdes, et d'autres bactéries peuvent convertir efficacement le TCE et le perchlorate en produits finaux bénins ou moins toxiques de la biodégradation microbienne, (par exemple., éthylène).

L'étude apparaît dans le numéro actuel de la revue Sciences et technologies de l'environnement .

De manière critique, la technique empêche la réaction de dégradation du TCE de s'arrêter à mi-chemin du processus. Quand cela arrive, une paire de produits chimiques, du cis-DCE et du chlorure de vinyle sont produits, à la place de l'éthylène. Ce serait une mauvaise nouvelle pour l'environnement, car le chlorure de vinyle est reconnu comme un cancérogène très puissant.

Au lieu, en utilisant de faibles concentrations de Fe vieilli ⁰ avec les Dehalococcoides, une réduction complète du TCE et du perchlorate en ions éthène et chlorure inoffensifs a été obtenue. L'étude a également démontré que des concentrations élevées de Fe ⁰ inhibe la réduction du TCE et du perchlorate tandis que le fer ferreux (Fe 2 ⁺ ), un produit d'oxydation de Fe ⁰ , ralenti de manière significative la réaction de réduction du TCE en éthène.

"D'habitude, les environnements pollués contiennent plus d'un contaminant toxique, encore, nous avons des informations limitées pour gérer les environnements avec de multiples contaminants, " dit Srivatsan Mohana Rangan, auteur principal de la nouvelle étude. « Les synergies entre les réactions microbiologiques et abiotiques peuvent aider à obtenir une remédiation réussie de plusieurs contaminants simultanément dans un délai plus court. Notre étude utilisant des cultures microbiennes avec un réducteur chimique, fer zérovalent, démontre des scénarios pour une remédiation réussie du TCE et du perchlorate, mais souligne également des scénarios qui peuvent exacerber la contamination de l'environnement, en générant des produits chimiques cancérigènes."

« Nous espérons que cette étude contribuera à éclairer la conception corrective du site du Superfund North de l'aéroport de Phoenix Goodyear et d'autres environnements contaminés où des réducteurs chimiques tels que Fe ⁰ sont utilisés pour promouvoir des activités microbiennes à long terme et soutenues dans le sol et les eaux souterraines, " dit Anca Delgado, co-auteur de la nouvelle étude. (En plus de son rendez-vous Biodesign, Delgado est professeur adjoint à l'École d'ingénierie durable et de l'environnement bâti de l'ASU.)

Les résultats de la recherche ouvrent la voie à des solutions microbiennes avancées pour lutter contre la contamination par les produits chimiques chlorés sur les sites Superfund à travers le pays.