Mise au point d’un test accéléré de biodétérioration de mortiers mettant en jeu une succession de bactéries sulfo-oxydantes

Development of an accelerated test of biodeterioration of mortars involving a succession of sulfur-oxidizing bacteria

¹ École des Mines de Douai, Département GCE, 941 rue Charles Bourseul, BP 10858, 59508 Douai Cedex, France
e-mail: eminence.hondjuila.miokono@mines-douai.fr; christine.lors@mines-douai.fr; denis.damidot@mines-douai.fr
² KERNEOS, 1 rue Le Chatelier, Zac Parc Technologique, 38090 Vaulx Milieu, France

Reçu : 24 Février 2011
Accepté : 26 Juillet 2011

Résumé

Les réseaux d’assainissement utilisent fréquemment des matériaux cimentaires pouvant être attaquées par l’acide sulfurique produit par les bactéries sulfo-oxydantes. Face à cette problématique, des essais de laboratoire sont mis en place, afin d’améliorer les formulations pour concevoir des mortiers/bétons plus performants. Toutefois, ces essais sont en général développés dans une logique de «test accéléré» en utilisant Acidithiobacillus thiooxidans (bactérie acidophile), qui génère les plus fortes quantités d’acide sulfurique conduisant ainsi à de faibles valeurs de pH et induisant une altération très sévère du matériau testé. Ainsi, des questionnements subsistent quant à la représentativité de ce type d’essai accéléré. Cette étude est consacrée à développer un essai de biodétérioration prenant en compte la succession de bactéries sulfo-oxydantes neutrophiles/acidophiles, afin de comparer les résultats de cet essai à ceux réalisés uniquement avec la souche acidophile. Des tests de croissance bactérienne ont permis d’une part de sélectionner Halothiobacillus neapolitanus comme bactérie neutrophile et Acidithiobacillus thiooxidans comme bactérie acidophile pour la réalisation de la succession bactérienne neutrophiles/acidophiles. Afin d’optimiser le test de biodétérioration, un milieu de culture permettant de maintenir une activité bactérienne optimale, a été formulé. Ce dernier conduit à la génération d’une plus grande quantité d’acide sulfurique au contact de l’échantillon de mortier au cours du temps. D’autre part, la croissance de H. neapolitanus et A. thiooxidans à différents pH a permis de déterminer la zone de recouvrement du pH, située entre 5,5 et 5, où les deux espèces sélectionnées peuvent croître. Ceci a permis de concevoir un protocole d’essai de biodétérioration permettant la succession de bactéries sulfo-oxydantes neutrophile/acidophile.

Abstract

Sewer systems are often made with concrete or mortars, being able to be attacked by the sulfuric acid produced by the sulfur-oxidizing bacteria. Thus, specific laboratory tests have been set up, to improve the formulations and conceive mortars/concretes more resistant against biogenic sulfuric acid. However, these tests are generally developed as accelerated test by using Acidithiobacillus thiooxidans, who generates the largest quantities of sulfuric acid leading to low pH that induces a very severe damage. However, are these accelerated tests representative of what really occurs in sewer systems? The objective of this study was to develop a biodeterioration test taking into account the succession of neutrophilic and then acidophilic sulfur-oxidizing bacteria, with the aim of comparing the results of this test to those realized only with acidophilic bacteria. Growth tests allowed on one hand to select Halothiobacillus neapolitanus as neutrophilic bacteria and Acidithiobacillus thiooxidans as acidophilic bacteria to obtain a succession from neutrophilic to acidophilic bacteria. In the aim of optimizing the biodeterioration test, a specific growth medium, allowing the preservation of a more important bacterial activity, was formulated. This medium allowed the generation of greater quantity of sulfuric acid in the contact of the mortar sample. On the other hand, the growth of H. neapolitanus and A. thiooxidans at different pH allowed to determine the range of the pH, situated between 5,5 and 5, where both species can grow. From these data, it is possible to describe the protocol of the biodeterioration test taking into account the succession of neutrophilic/acidophilic sulfur-oxidizing bacteria.