Qu'est-ce qu'un réacteur à biofilm?
Un réacteur à biofilm utilise des colonies de bactéries dans des processus de laboratoire et industriels pour produire des substances telles que le vinaigre et l'acide acétique. Il est également utilisé pour fabriquer de l'éthanol, de l'acide lactique, du butanol, de l'acide fumarique et de l'acide succinique. Le biofilm est également utilisé régulièrement pour le traitement des eaux usées et les bactéries peuvent soit absorber, soit dégrader les substances toxiques contenues dans l'eau. Les différents types de réacteurs à biofilm comprennent les réacteurs à membrane, à lit fluidisé, à lit garni, à air forcé et à lit ascendant anaérobie.
À l'intérieur d'un réacteur à biofilm, les cellules bactériennes se développent dans une matrice structurelle et adhèrent à une surface. Les cellules individuelles doivent d’abord se fixer à une surface, soit par charge électrique, soit par attraction chimique, soit en raison de la concentration de nutriments à proximité de cette surface. Les cellules doivent être attachées de manière irréversible à la surface pour former un biofilm, ce qui se produit lors de la production de substances polymères extracellulaires (EPS). Des biofilms se développent dans le réacteur à mesure que des canaux d'eau se forment à l'intérieur de ceux-ci afin que les nutriments puissent atteindre les zones souterraines. À mesure que les nutriments s'épuisent, les cellules qui se concentrent sur la production de PSE décomposent ensuite la matrice pour se nourrir et s'échapper.
Les nutriments, la température et la nature des cellules affectent la qualité d'un réacteur à biofilm. Les réacteurs à biofilm à membrane, dans lesquels le film se développe sur une membrane de transfert de gaz, en sont un type. Les bactéries utilisent un substrat en phase gazeuse, qui peut être de l'hydrogène, de l'oxygène, du méthane, de l'ammoniac ou du dioxyde de carbone. Ce processus permet de réduire les contaminants tels que les nitrates, les nitrites, les chlorates, le bromate, l'arsenante, le séléniate et le chloroforme.
Le milieu est agité mécaniquement dans un réacteur à réservoir agité en continu, mais le mélange ne peut pas être agité lorsqu'il existe une structure de support pour le film. Un réacteur à lit garni est d’abord rempli de matériaux de support avant l’introduction des bactéries et est alimenté par le bas en nutriments. Les cellules bactériennes ont tendance à se développer rapidement dans ce type de réacteur à biofilm. Les réacteurs du lit supérieur sont alimentés par le haut, mais toutes les cellules du film ne reçoivent pas les éléments nutritifs. Parmi les autres réacteurs, on peut citer le lit fluidisé, adapté à la décomposition de produits chimiques phénoliques toxiques, et les réacteurs à suspension d’air, qui mélangent l’air du fond avec du liquide dans deux tubes.
Pour le traitement de l'eau, les réacteurs à lit de boues anaérobies à flux ascendant traitent les eaux usées et les effluents industriels. Un réacteur à biofilm peut également être utilisé pour décomposer les gaz ainsi que les odeurs. Globalement, il peut traiter de grands volumes d'eau ou de fluide à des débits élevés, créant ainsi un processus industriel efficace.