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Biomasse sous haute surveillance (novembre/décembre 2011)

La présence de matière biologique, microbienne en particulier, dans les sites superficiels ou profonds de stockage géologique est maintenant avérée. Cette biomasse a une activité physico-chimique considérable avec notamment des répercussions importantes sur la durabilité et la pérennité des stockages.

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Pour l’étude de cette problématique, la démarche actuelle est principalement macroscopique. Cependant, seules des études en laboratoire permettent d’accéder aux dimensions caractéristiques des cellules ou bactéries et d’apporter ainsi les informations véritablement pertinentes. C’est la raison pour laquelle l’axe de recherche « nano-bio-géo » de l’équipe ‘Transferts en Milieu Poreux’ vient de s’équiper d’un système expérimental combinant microscopie à force atomique (AFM) et microscopie optique. Il a été acquis grâce au projet ANR « BIOPHY »(optimisation des procédés de biodépollution des eaux souterraines contaminées par des hydrocarbures par un monitoring géophysique et analyse de gaz en ligne), issu du programme ECOTECH 2010.

Le coeur du microscope à force atomique est constitué d’une nano pointe (environ 10 nm de diamètre) placée à l’extrémité d’une micro-lame de ressort, qui, en balayant la surface de l’échantillon, est capable de détecter de très faibles variations de force entre la pointe et le substrat et, par voie de conséquence, des variations de hauteur de la surface. En d’autres termes, ce système est capable de détecter et quantifier des rugosités ultra- fines (topographies sub-micrométriques). De plus, ce même microscope AFM peut être modifié pour réaliser des mesures électriques ou électrochimiques à ces mêmes échelles. Ce dispositif couplé à la microscopie optique « classique » va permettre de travailler en milieu liquide sur du matériel bactérien et de suivre, in situ et en temps réel, les processus biotiques et leurs signatures sur les signaux électriques. L’étude de ces réponses permettra de mieux comprendre l’origine bactérienne ou purement physico-chimique des signaux électriques macroscopiques mesurés par impédance électrique, une technique couramment utilisée sur les sites de forage ou de stockage souterrain.

Ce nouvel appareillage, particulièrement sensible aux vibrations et nuisances acoustiques, doit être placé sur une table anti-vibration. Il a donc élu domicile au sou-sol du bâtiment 22 (salle S1) afin de minimiser l’impact que pourraient avoir les tremblements du bâtiment sur les mesures.

Plus largement, le projet « BIOPHY » a pour objectif de développer et valider de nouveaux outils de surveillance (géophysiques et d’analyse de gaz) des bio-traitements de sol et de nappe contaminés par des hydrocarbures. Ces outils doivent apporter des informations manquantes aux procédés de traitement in situ, sur le lieu de la biodégradation et sur son efficacité.

Les partenaires « BIOPHY » sont le BRGM (coordinateur du programme), le laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement et de l’Espace (LPC2E) d’Orléans, TOTAL, la société SERPOL et, bien sûr, Géosciences Montpellier via Christian Marlière, Samia Dhahri et leurs collègues de l’équipe TMP.

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