Thèse de Sébastien Dupraz | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

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Géomicrobiologie

  Thèse de Sébastien Dupraz

Implication des microorganismes dans les processus de stockage géologique du CO2
Encadrant (et co-encadrant) : 
François Guyot (IPGP/IMPMC, UPMC, Paris, France)
Résumé: 

Le premier acquis important de cette thèse est la constuction et validation d’un système de circulation fermé nommé BCC (Biomineralization Control Cell). En plus de caractéristiques classiques d’un bioréacteur (compatibilité biologique, contrôle de la température et agitation, stérilisabilité), ce dispositif possède des modules permettant un suivi de la chimie du milieu (potentiel d’oxydo-réduction, pH, conductivité, mesures spectrophotométriques) ainsi qu’un système de percolation au travers d’une carotte de roche. Ce réacteur est une étape vers une modélisation analogique des interactions entre CO2 injecté et biosphère profonde. De plus, une nouvelle méthodologie de quantification des espèces réduites du soufre a été mise en place afin de pouvoir suivre plus efficacement les activités biologiques sulfato-réductrices. Dans ce contexte, quatre métabolismes intéressants dans une optique de bio-minéralisation ou d’assimilation biologique du CO2 ont été sélectionnés et testés : une souche uréolytique de référence carbonatogène et aérobie, Bacillus pasteurii, une bactérie sulfatoréductrice, Desulfovibrio longus, un consortium sulfato-réducteur (DVcons) et une bactérie homoacétogène, Acetobacterium carbinolicum.

 

Le micro-organisme Bacillus pasteurii, choisi dans ce travail comme modèle de biominéralisation de carbonates, a permis de démontrer la faisabilité d’une modélisation analogique et numérique rigoureuse des processus biologiques de basification du milieu et de biominéralisation de carbonates dans des conditions physico-chimiques pertinentes pour un site de stockage de CO2, c’est à dire dans une eau reconstituée d’aquifère. Nous avons de plus démontré que la salinité jouait un rôle positif dans les capacités de piégeage minéral de CO2 par cette bactérie ; nous avons déterminé les limites du système en pression de CO2 et nous avons montré que les biocarbonates formés par nucléation sur des phosphates de calcium intra-cellulaires possédaient une signature reconnaissable en isotopes du carbone.

 

Les souches de biosphère profonde étudiées (Desulfovibrio longus et Acetobacterium carbinolicum) ainsi que le consortium sulfato-réducteur promeuvent aussi des transformations de CO2 en carbonates solides bien réelles, mais beaucoup plus limitées. En revanche, inoculées dans l’eau d’aquifère reconstituée et associées à un flux de H2, Acetobacterium carbinolicum et le consortium sulfato-réducteur démontrent des possibilités importantes d’assimilation biologique du CO2 sous forme de biomasse cellulaire ou de polymères extracellulaires. Un sous produit intéressant de ces expériences a été de démontrer le très fort potentiel d’absorption de H2 par ces systèmes bactériens et la possibilité de le quantifier précisément. Le dispositif et la méthode mis au point ici pourront être adaptés à des études sur le devenir de H2 en sub-surface.

Date de soutenance: 
Mardi 09 Décembre 2008 - 10:00
Jury: 
Laurent Charlet - Rapporteur; Christophe Dupraz - Rapporteur; Oleg S. Pokrovsky - Examinateur; Michel Magot - Examinateur