Utiliser des bactéries marines pour détoxifier l’amiante

Technologie scientifique

Les matériaux en amiante, un groupe de minéraux naturels autrefois largement utilisés dans diverses industries pour leur résistance et leur résistance à la chaleur, sont connus pour être dangereux pour la santé. Bien que leur utilisation ait considérablement diminué, les minéraux ne sont pas interdits aux États-Unis et des personnes peuvent toujours être exposées lorsque des bâtiments contenant de l'amiante sont perturbés lors de rénovations ou de démolition.

Le danger s'est produit près de chez nous lorsque plusieurs écoles du district scolaire de Philadelphie ont été fermées après l'échec des inspections relatives à l'amiante. Penn s'est engagé à verser une contribution de 100 millions de dollars au district scolaire, soit 10 millions de dollars par an pendant 10 ans, pour remédier aux risques environnementaux, notamment l'amiante et le plomb, dans les bâtiments scolaires publics. De meilleures options d’assainissement sont toutefois nécessaires pour lutter contre l’amiante.

Aujourd'hui, des chercheurs du Département des sciences de la Terre et de l'environnement de Penn montrent que les bactéries provenant d'environnements marins extrêmes ont le potentiel de détoxifier l'amiante. Leur étude, publiée dans la revue Applied and Environmental Microbiology, suggère que les microbes marins pourraient être de meilleurs candidats pour la biorestauration de l'amiante que les champignons et les bactéries du sol précédemment testés.

"Nous voulions étendre la recherche sur la biorestauration de l'amiante en explorant les moyens de réduire la toxicité de ces minéraux pour une élimination plus sûre ou une réutilisation comme matières premières secondaires", explique l'auteure principale Ileana Pérez-Rodríguez, professeure adjointe de sciences de la terre et de l'environnement spécialisée dans l'étude des substances extrémophiles. microbes des grands fonds.

Pour ce faire, Pérez-Rodríguez s'est associé à Reto Gieré, qui caractérise depuis longtemps les minéraux d'amiante. Ils pensaient que ces microbes extrémophiles pourraient être de bons candidats pour la biorestauration de l’amiante, car ils utilisent des composés inorganiques et interagissent avec une variété de minéraux présents dans leur environnement naturel.

L'équipe s'est concentrée sur deux espèces bactériennes, Deferrisoma palaeochoriense et Thermovibrio ammonificans, pour cibler deux aspects des minéraux de l'amiante qui les rendent dangereux lorsqu'ils sont inhalés : leur teneur en fer, qui est en grande partie responsable des effets cancérigènes du matériau, et leur structure fibreuse, qui provoque une inflammation. .

Pour tester la capacité des microbes à détoxifier l'amiante, les chercheurs les ont incubés pendant sept jours à 60 °C ou 75 °C – les températures préférées des microbes – dans de petites bouteilles remplies de liquide contenant également des minéraux d'amiante. Au cours de cette période, les chercheurs ont prélevé des échantillons du milieu liquide pour suivre la croissance cellulaire et les modifications de la composition chimique, et ils ont utilisé la microscopie électronique pour rechercher des modifications dans la structure minérale. Ils ont découvert que D. palaeochoriense, qui utilise le fer dans son métabolisme, pouvait efficacement éliminer une partie du fer de l'amiante tout en l'utilisant pour sa croissance. Cependant, cette élimination du fer n’a pas modifié la structure fibreuse globale du minéral, qui est en partie responsable de sa toxicité.

"Il s'agit d'un processus progressif consistant à prendre un minéral très dangereux et à le rendre moins dangereux", explique Pérez-Rodríguez. « Vous pouvez rendre le minéral moins toxique en éliminant la réactivité chimique associée au fer, mais vous conservez cette structure fibreuse. La question suivante est donc : « Comment pouvons-nous décomposer la forme ? » »

Les minéraux d’amiante sont composés d’un squelette silicaté, et des études antérieures ont montré que l’élimination des ions silicium et magnésium de ce squelette peut perturber sa structure fibreuse. C’est là qu’intervient la deuxième bactérie, T. ammonificans.

"Nous pouvons voir grâce à la microscopie que ces microbes incorporent du silicium dans leurs biofilms", explique Pérez-Rodríguez. « Habituellement, lorsque nous pensons aux biofilms, nous pensons à une sorte de substance visqueuse, mais dans ce cas, les biofilms sont en réalité assez rigides ; ils créent essentiellement de petites maisons faites de roches.

Les chercheurs ont découvert que T. ammonificans pouvait accumuler du silicium à partir de l’amiante « serpentine », qui possède des fibres bouclées, mais pas à partir de l’amiante « amphibole », qui possède des fibres droites en forme d’aiguilles. "Cela met vraiment en évidence la difficulté d'aborder les traitements de l'amiante comme une solution universelle, étant donné les compositions chimiques et les structures cristallines uniques associées à chaque minéral d'amiante", explique Pérez-Rodríguez.