Impact de la matrice cimentaire sur le développement de biofilms dans les réseaux d’assainissement

Cementitious material effects on biofilm growth in sewer networks

¹ Université Paris-Est, Institut Français de Sciences et Technologies des Transports, de l’Aménagement et des Réseaux, 58 boulevard Lefebvre, 75732 Paris Cedex 15, France
² Kerneos, 1 rue Le Chatelier, Parc Technologique, 38090 Vaulx Milieu, France

^* Auteur de correspondance : marielle.gueguen@ifsttar.fr

Résumé

Le milieu régnant dans les réseaux d’assainissement est agressif pour les matériaux et notamment pour les matériaux cimentaires. La présence de sulfure de dihydrogène (H₂S) va permettre le développement de bactéries sulfo-oxydantes qui vont oxyder les molécules soufrées en acide sulfurique qui va réagir avec les matériaux cimentaires pour former des matériaux sans consistance ou expansifs pouvant provoquer une rupture de la structure. Tous les matériaux n’ont pas la même résistance vis-à-vis de ce milieu. Ainsi les bétons à base de ciment d’aluminate de calcium présentent une meilleure résistance que les bétons à base de ciment Portland. Nous nous sommes intéressés à un des paramètres pouvant expliquer cette différence à savoir une différence de colonisation des mortiers par les espèces microbiennes. Des échantillons de mortiers à base des deux types de ciment ont été placés dans une enceinte recréant les conditions des réseaux d’assainissement puis observés au microscope à épifluorescence avec une coloration Live/Dead puis en microscopie électronique à balayage. Il a ainsi pu être mis en évidence que les mortiers à base de ciment d’aluminate de calcium présentent un plus faible développement microbien. Ceci peut être expliqué par la présence d’ions aluminium, inhibiteur de la croissance bactérienne, et par la modification des propriétés de surface des mortiers par la formation d’un gel d’alumine.

Abstract

The environment in sewer systems is aggressive for materials and in particular for cementitious materials. The dihydrogene sulphide (H₂S) presence allows the development of sulfo-oxidizing bacteria which oxidize sulfur molecules into sulphuric acid which in turn reacts with cementitious materials to form noncohesive or expansive materials causing a collapse of the structure. All the materials don’t have the same resistance towards this environment. Concretes with calcium aluminate cement present a better resistance than concretes with Portland cement. We were interested in one of the parameters that can explain this difference: mortar colonization by microorganisms. Mortar samples of both cement types were placed in a chamber recreating the sewer conditions then observed by fluorescence microscopy with Live/Dead staining and by scanning electron microscopy. The mortars with calcium aluminate cement present a lower microbial development. This can be explained by the presence of aluminum ions, inhibitor of the bacterial growth, and by the modification of the surface properties of mortars by the formation of an alumina gel.