Éponges de métal et bactéries mangeuses de fer

Danielle FortinDanielle Fortin dans son laboratoire de géomicrobiologie au pavillon Marion avec les étudiants à la maîtrise Ed Bryson (en arrière-plan) et Alyssa Dunbar

« Ces oxydes de fer sont des éponges. S’ ils sont présents dans l’ eau, on sait que les contaminants solubles, dont les métaux, vont être immobilisés à leur surface. »

– Danielle Fortin

Chaque année, l’industrie minière canadienne produit plus de 650 millions de tonnes de déchets contenant métaux lourds et substances chimiques aux effets potentiellement dévastateurs pour l’environnement et les humains.

Étant donné la gravité des enjeux et le coût astronomique des projets d’assainissement des résidus miniers, les gouvernements et les sociétés minières sont avides de conseils et de solutions. Or, c’est exactement ce que leur offre une chercheuse de l’Université d’Ottawa, appuyée par ses deux fidèles alliés : les bactéries et les métaux.

Chercheuse à la Faculté des sciences, la professeure Danielle Fortin fait partie des pionniers de la géomicrobiologie au Canada. Ce domaine au carrefour de la vie et de l’inorganique présente un potentiel immense allant de l’assainissement des résidus miniers à la recherche de vie dans l’univers.

Dans son laboratoire du Département des sciences de la Terre, le premier de géomicrobiologie au Canada, Mme Fortin étudie la propension d’un type particulier d’oxydes de fer (la banale rouille) à retenir ou à libérer des contaminants sous l’effet des bactéries.

Ces oxydes de fer dits « biogéniques » ont ceci de particulier qu’ils se forment à proximité de la paroi cellulaire de bactéries ou directement sur la paroi. Cette caractéristique qui influe sur leur taille et leur structure les rend particulièrement aptes à retenir ou à « immobiliser » d’autres éléments à leur surface. « Ces oxydes de fer sont des éponges, explique Danielle Fortin. S’ils sont présents dans l’eau, on sait que les contaminants solubles, dont les métaux, vont être immobilisés à leur surface. »

Serait-il donc possible de mettre ces oxydes de fer à profit dans des stratégies d’assainissement des déchets miniers? Oui, dit la chercheuse, mais encore faut-il savoir comment ils se comporteront à long terme et dans différentes conditions.

La stabilité des oxydes de fer est d’ailleurs au cœur d’un de ses projets, subventionné par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada. Mme  Fortin veut comprendre comment ces oxydes de fer vieillissent, mais aussi comment ils se comportent lorsque les conditions changent, notamment en l’absence d’oxygène et en présence de bactéries.

« Par exemple, si on creuse dans des résidus miniers, après peut-être 15 cm, on voit que les résidus sont noirs, ce qui indique qu’il n’y a plus d’oxygène, explique-t-elle. Dans ces conditions, d’autres bactéries, qu’on appelle “ferro-réductrices”, entrent en action et se mettent à “réduire” ou à dissoudre les oxydes de fer, et tout ce qui était immobilisé à la surface de ces derniers retourne dans l’environnement.  »

L’étude de l’action des bactéries sur les oxydes de fer peut entre autres permettre de jauger le risque environnemental à long terme que présente un parc de résidus miniers et d’établir des priorités en matière d’assainissement.

« Et si on veut utiliser les oxydes de fer biogéniques pour neutraliser les contaminants, il faut absolument s’assurer qu’il y aura toujours une petite quantité d’oxygène dans le milieu », précise la chercheuse.

Avec ses étudiants des cycles supérieurs, elle travaille aussi à la mise au point d’outils géochimiques visant à établir avec plus de certitude la présence et la nature d’un gisement — et ainsi à éviter les forages infructueux et les dégâts qu’ils supposent —, notamment en examinant la capacité des végétaux à enregistrer la trace du gisement en question.

La professeure Fortin s’intéresse également aux traces que la vie, même longtemps après sa disparition, peut laisser dans la matière inorganique. Cette question a d’importantes implications en exobiologie, science qui s’intéresse aux possibilités de vie dans l’univers. « Pourrait-on trouver un certain minéral ou une certaine composition chimique qui serait uniquement attribuable à la présence de vie? », demande la chercheuse, que la NASA invite chaque année à évaluer des projets de recherche, souvent liés à d’éventuelles preuves chimiques ou minéralogiques de la présence de vie ou à de futures expéditions sur Mars.

Étant donné la vaste portée de leurs recherches,  Danielle Fortin et ses étudiants seront bien logés au Complexe de recherche avancée, où ils pourront tirer parti de toute une gamme d’équipements de pointe et d’un aménagement propice aux échanges, de grands atouts pour une équipe qui travaille à la rencontre des disciplines.

« Mes étudiants ont tous des formations scientifiques très différentes, note Mme Fortin. Ils sont géologues, chimistes, microbiologistes, physiciens, etc. Mais ce sont tous des gens qui ont une passion pour cette interaction entre la vie et l’inorganique. »

 

par Sophie Coupal

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