Remédiation séquentielle biosorptive-dégradative du bleu de méthylène des sols et eaux usées pollués par une biomasse nouvellement isolée de Bacillus safensis SMAH : optimisation, cinétiques, isothermes et bilans thermodynamiques

Pourquoi il est important de nettoyer les sols colorés

Les teintures synthétiques vives rendent nos vêtements et articles en cuir attrayants, mais lorsque ces couleurs s’infiltrent dans le sol et l’eau, elles peuvent persister pendant des années et nuire aux organismes vivants. L’un des colorants les plus courants, le bleu de méthylène, est largement utilisé dans le textile et le tannage. Cette étude explore une méthode inspirée de la nature pour extraire ce colorant tenace des sols pollués et le décomposer, en utilisant une souche bactérienne nouvellement découverte et sans danger, plutôt que des produits chimiques coûteux ou des dispositifs énergivores.

À la recherche d’un microbe utile

Les chercheurs ont commencé par prospecter des sites déjà exposés à de grandes quantités de colorant — eaux usées de tanneries, boues, chutes de cuir et un lac voisin. De ces environnements, ils ont isolé seize souches bactériennes différentes et testé la capacité de chacune à éliminer le bleu de méthylène d’un milieu liquide. Une souche s’est distinguée : elle a éliminé environ 97 % du colorant en seulement 24 heures. L’analyse génétique a montré que cette souche championne appartient à l’espèce Bacillus safensis. L’équipe a ensuite cultivé de grandes quantités de ce microbe, a séché doucement les cellules pour préserver leur chimie de surface, et a utilisé la biomasse ainsi obtenue — appelée BS-SMAH-B — comme agent nettoyant réutilisable.

Comment la biomasse fixe le colorant

Pour comprendre pourquoi BS-SMAH-B est si efficace, les scientifiques ont examiné sa surface à l’aide de divers outils d’imagerie et d’analyse. Des images au microscope électronique ont révélé une texture rugueuse et poreuse avec de nombreuses cavités minuscules, offrant une grande surface d’adsorption. Les analyses chimiques ont montré que la surface bactérienne est riche en carbone, oxygène et azote, organisés en groupes fonctionnels courants tels que des acides, des alcools et des amines. Ces groupes portent des charges négatives dans des conditions environnementales normales, tandis que le bleu de méthylène porte une charge positive. Cette différence de charge aide à extraire le colorant de la solution du sol et à l’attirer vers la surface bactérienne, un peu comme l’électricité statique fait adhérer la poussière à un tissu. Les mesures du potentiel de surface ont confirmé cela : la biomasse présentait un potentiel électrique clairement négatif, favorisant l’attraction des molécules de colorant chargées positivement.

Du sol coloré à un sol plus propre

Après avoir caractérisé le matériau, l’équipe a testé BS-SMAH-B sur un sol contaminé artificiellement par le bleu de méthylène. En laboratoire, ils ont étudié comment l’acidité, la dose de biomasse, la température, la teneur en sel et le temps de contact influençaient la performance. Les meilleures conditions étaient faiblement alcalines (autour de pH 9), avec une quantité suffisante de biomasse pour fournir de nombreux sites de liaison et un réchauffement modéré, ce qui améliorait l’élimination du colorant. Dans ces conditions optimisées, le système adsorbait rapidement le colorant au début, puis ralentissait à mesure que la surface bactérienne se saturait. Les modèles mathématiques de cette cinétique ont indiqué que l’étape clé implique la formation de liaisons chimiques fortes entre le colorant et la surface bactérienne plutôt qu’un simple encrassement physique. Fait important, lorsque la même approche a été appliquée à des sols pollués réels prélevés dans des zones de tanneries — où d’autres substances concourent pour les sites de surface — la biomasse a tout de même éliminé jusqu’à environ 82 % du colorant en seulement une heure.

Que devient le colorant piégé

L’étude ne s’est pas limitée à la simple capture du colorant. Des éléments tirés des spectres d’absorption et des travaux antérieurs sur des bactéries apparentées suggèrent qu’une fois le bleu de méthylène fixé sur la biomasse, des enzymes produites par les microbes commencent à fragmenter les molécules de colorant. Au fil du temps, l’intense couleur bleue s’estompe et les grandes molécules sont transformées en fragments plus petits, beaucoup moins nocifs, puis finalement en formes inorganiques simples et en petits composés organiques. Cette action en deux temps — biosorption rapide suivie d’une dégradation biologique plus lente — signifie que le colorant n’est pas seulement masqué mais activement démantelé, réduisant le risque qu’il se libère à nouveau dans l’environnement.

Une voie inspirée de la nature vers des sols plus sûrs

En résumé, cette recherche montre qu’une souche bactérienne naturellement présente peut agir comme une éponge intelligente pour un colorant industriel persistant : elle capte d’abord le bleu de méthylène du sol puis contribue à le digérer. La matière BS-SMAH-B est peu coûteuse à produire, fonctionne dans des conditions douces et évite l’utilisation intensive de produits chimiques susceptibles de créer de nouvelles sources de pollution. Bien que des tests complémentaires hors laboratoire soient nécessaires, ces résultats pointent vers des traitements pratiques et peu onéreux qui exploitent des microbes vivants ou issus de la biomasse pour assainir les sols colorés autour des tanneries et autres industries consommatrices de colorants, rendant la terre et l’eau plus sûres pour les communautés environnantes.

Citation: Mahmoud, M.E., Moneer, A.A., Abouelkheir, S.S. et al. Sequential biosorptive-degradative remediation of methylene blue from polluted soil and wastewater by a newly isolated Bacillus safensis SMAH biomass: optimization, kinetics, isotherms and thermodynamics assessments. Sci Rep 16, 8496 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39057-7

Mots-clés: bioremédiation des sols, bleu de méthylène, biosorption bactérienne, pollution par les colorants, assainissement environnemental