Commençons par décrire une expérience sur la pression osmotique : on utilise une membrane semi-perméable pour séparer deux solutions salines de concentrations différentes. Les molécules d'eau de la solution saline la moins concentrée traversent la membrane semi-perméable pour se diriger vers la solution la plus concentrée, et inversement, les molécules d'eau de la solution la plus concentrée traversent également la membrane, mais en plus faible nombre. Le niveau de la solution la plus concentrée monte donc. Lorsque la différence de niveau entre les deux solutions génère une pression suffisante pour empêcher tout nouvel écoulement, l'osmose s'arrête. Cette pression est appelée pression osmotique. De manière générale, plus la concentration en sel est élevée, plus la pression osmotique est importante.
La situation des micro-organismes en solution saline est similaire à celle observée lors d'une expérience de pression osmotique. L'unité structurale des micro-organismes est la cellule, dont la paroi cellulaire se comporte comme une membrane semi-perméable. Lorsque la concentration en ions chlorure est inférieure ou égale à 2000 mg/L, la pression osmotique que la paroi cellulaire peut supporter est de 0,5 à 1,0 atmosphère. Même si la paroi cellulaire et la membrane cytoplasmique présentent une certaine résistance et élasticité, la pression osmotique admissible ne dépasse pas 5 à 6 atmosphères. Cependant, lorsque la concentration en ions chlorure dans la solution aqueuse est supérieure à 5000 mg/L, la pression osmotique augmente jusqu'à environ 10 à 30 atmosphères. Sous une pression osmotique aussi élevée, une grande quantité de molécules d'eau contenues dans le micro-organisme pénètre dans le milieu extracellulaire, provoquant la déshydratation et la plasmolyse cellulaires, et dans les cas les plus graves, la mort du micro-organisme. Dans la vie de tous les jours, les gens utilisent le sel (chlorure de sodium) pour mariner les légumes et le poisson, stériliser et conserver les aliments, ce qui est l'application de ce principe.
Les données issues de l'expérience en ingénierie montrent que lorsque la concentration en ions chlorure dans les eaux usées dépasse 2000 mg/L, l'activité des micro-organismes est inhibée et le taux d'élimination de la DCO diminue considérablement ; lorsque la concentration en ions chlorure dans les eaux usées dépasse 8000 mg/L, le volume des boues augmente, une grande quantité de mousse apparaît à la surface de l'eau et les micro-organismes meurent les uns après les autres.
Cependant, après une domestication prolongée, les micro-organismes s'adaptent progressivement à la croissance et à la reproduction en milieu fortement salé. Actuellement, certains ont domestiqué des micro-organismes capables de supporter des concentrations en ions chlorure ou sulfate supérieures à 10 000 mg/L. Or, le principe de la pression osmotique nous apprend que la concentration en sel du milieu cellulaire de ces micro-organismes est très élevée. Dès que la concentration en sel des eaux usées diminue, voire devient très faible, un grand nombre de molécules d'eau pénètrent dans les micro-organismes, provoquant leur gonflement cellulaire, voire leur rupture et leur mort dans les cas les plus graves. Par conséquent, pour les micro-organismes domestiqués depuis longtemps et capables de se développer et de se reproduire en milieu fortement salé, il est impératif de maintenir une concentration en sel relativement élevée et stable dans l'effluent biochimique, sous peine de voir leur nombre diminuer considérablement.
Date de publication : 28 février 2025