La bioaugmentation fonctionne-t-elle vraiment ?

Pourquoi la question mérite d'être posée sérieusement

La bioaugmentation porte un fardeau de crédibilité qu'elle a mérité. Suffisamment de produits ont été survendus au cours des trente dernières années pour qu'une part notable des exploitants d'installations expérimentés considèrent toute la catégorie comme de la poudre de perlimpinpin. L'US EPA a publié en 2004 une revue de la littérature sur l'utilisation des agents commerciaux de bioremédiation qui mérite d'être lue en entier, précisément parce qu'elle reflète le scepticisme qu'un vendeur rencontrera.

Nous vendons ces produits, alors traitez cette page en conséquence. Ce qui suit est notre tentative d'exposer les arguments les plus solides contre le produit aux côtés des arguments en sa faveur, car l'alternative — contourner le scepticisme par l'écriture — est précisément ce qui a créé le problème de crédibilité au départ.

Ce que les preuves appuient

Le mécanisme est l'hydrolyse enzymatique des solides organiques. Des travaux publiés montrent que des mélanges de protéase, de cellulase et de lipase réduisent les matières en suspension totales de 30 à 50 pour cent et améliorent la décantation, la protéase associée à la cellulase surpassant l'une ou l'autre seule, la lipase renforçant encore l'effet. Une étude a fait état d'une réduction de 33 pour cent des matières volatiles en suspension.

Le genre Bacillus est la source bactérienne la plus importante précisément de ces enzymes, en particulier des protéases. Bacillus sporule également, ce qui signifie qu'il survit au séchage pour l'essentiel intact. Pour cette tâche précise, les organismes qui font le travail sont exactement ceux qui se sèchent le mieux — de sorte qu'un format sec ne coûte rien sur le plan biologique.

Ce que les preuves n'appuient pas

Le problème d'ingénierie central de cette catégorie est l'acheminement, et il est bien moins étudié que ne le suggère le marketing. Une lagune peut avoir de six à quinze pieds de profondeur, avec la couche de boues au fond. Les bactéries appliquées en surface doivent descendre jusque-là, survivre au trajet et rester en place assez longtemps pour agir.

La littérature évaluée par les pairs sur la bioaugmentation identifie systématiquement trois modes d'échec dominants pour les cellules introduites en suspension libre : le lessivage avec l'effluent, la prédation par les protozoaires et l'exclusion compétitive par la communauté microbienne indigène. La limnologie classique ajoute une quatrième considération : les masses d'eau non brassées se stratifient et les gradients de densité limitent les échanges entre les couches de surface et de fond.

Il existe des preuves indirectes que le secteur s'accorde à dire que l'acheminement est le problème. Au moins une douzaine de fabricants indépendants ont conçu séparément des formats denses coulants ou à support afin de placer spécifiquement les organismes dans la couche de boues. Que des concurrents convergent vers la même solution sur deux décennies constitue une preuve raisonnable que le secteur considère le dosage en surface comme inadéquat pour les boues de fond — mais une convergence n'est pas un essai contrôlé.

Quand cela ne fonctionne pas

Il existe trois conditions dans lesquelles nous nous attendrions à ce qu'un programme déçoive, et nous préférons le dire ici plutôt que de le découvrir avec vous sur le terrain.

• L'accumulation est en grande partie inerte. La bioaugmentation ne digère que la fraction organique volatile. Le sable, les gravillons, les limons, les précipités minéraux et les plastiques ne sont pas biodégradables et subsisteront quels que soient la dose, le produit ou le format. Une lagune qui reçoit du gravillon de route ou une charge minérale industrielle depuis vingt ans peut contenir très peu de matière traitable.
• La lagune est mal brassée. Aucun vendeur ni aucune source indépendante ne prétend que la bioaugmentation fonctionne bien dans une lagune mal brassée. Le brassage et l'aération sont universellement considérés comme complémentaires de la bioaugmentation, et non comme des alternatives — y compris par les entreprises qui vendent des produits à acheminement coulant.
• L'eau est froide. La germination des spores est optimale entre environ 28 et 38 degrés Celsius et ralentit sensiblement en dessous. L'activité biologique reprend lorsque la température de l'eau dépasse environ cinquante degrés Fahrenheit, ce qui explique pourquoi la saison de traitement est une fenêtre de saison chaude et pourquoi les souches adaptées au froid ont une valeur commerciale.

Une chose de plus qu'un produit sec ne peut pas faire

Les bactéries nitrifiantes — Nitrosomonas et Nitrobacter — ne survivent à aucun procédé de séchage. Un produit sec ne peut pas contenir de nitrifiantes viables, quoi que sous-entende son étiquette. Cela importe car les limites d'ammoniac figurent parmi les contraintes de permis les plus courantes pour les lagunes municipales. Si l'azote est votre problème, une gamme de produits uniquement secs ne peut structurellement pas y répondre et il vous faut un liquide.

Comment évaluer une allégation, y compris la nôtre

• Demandez si un chiffre publié provient d'une étude contrôlée ou d'une étude de cas d'un vendeur. Les deux figurent sur cette page et sont étiquetés différemment pour de bonnes raisons.
• Demandez un nombre de cellules garanti en fin de durée de conservation, et non à la fabrication. Presque personne dans cette catégorie ne le publie, et c'est le chiffre qui compte pour l'exploitant qui applique le produit dix-huit mois après sa fermentation.
• Considérez le nombre de cellules par gramme comme un indicateur faible de la performance. Ce qui atteint les boues, c'est la concentration multipliée par la dose, et ni l'un ni l'autre de ces chiffres ne dit quoi que ce soit sur les espèces présentes, les enzymes qu'elles produisent ou leur survie à la descente.
• Demandez ce que le vendeur a mesuré avant de commencer. Si la réponse est rien, il n'y a aucun moyen pour l'un comme pour l'autre de savoir si cela a fonctionné.

Les résultats de terrain du fabricant

Voici cette politique appliquée. Il s'agit des résultats de terrain publiés par le fabricant, partagés avec nous dans le cadre de la relation d'approvisionnement et reproduits avec autorisation. Nous ne les avons pas réalisés, nous ne les avons pas mesurés et nous ne les avons pas vérifiés. Chacun porte une étiquette le précisant, et cette étiquette est affichée aussi grande que la légende à dessein.

La bibliothèque compte seize études et quatre sont publiées ici. La plupart des autres portent sur des postes de relèvement, des séparateurs à graisses et des réseaux de collecte — des usages reportés au-delà du lancement lagunes, que nous ne dimensionnons pas encore et pour lesquels nous ne détenons aucune table de dosage. Deux font état de résultats sur l'azote et l'ammoniac, qu'une gamme de produits secs ne peut pas offrir pour la raison donnée ci-dessus. Plusieurs mettent en avant des chiffres sur les odeurs et les sulfures, qui décrivent une action sur des organismes plutôt que sur la matière et se situent en dehors de ce que nous sommes prêts à revendiquer. Deux autres font état de réductions supérieures à 80 pour cent, que nous avons écartées parce qu'elles se situent en dehors de la fourchette que cette page vous invite à attendre.

Municipal

24 weeks

Barbourville, Kentucky

43.3%

of accumulated solids digested

Supplier-published

Just over five feet of accumulated solids in the primary aerated lagoon, assessed at 2,365 dry tons. The plant wanted a route that did not involve dredging.

• 1,025 dry tons removed
• Average depth 5.08 ft to 2.65 ft

Municipal

Five months, May to October

Inkom, Idaho

48%

reduction in solids volume overall

Supplier-published

Accumulated solids across two lagoon cells, against a specification calling for a 50 per cent reduction. The treatment window was bounded by water temperature, which has to stay above roughly 55°F for the organisms to work at all.

• Cell 1: 75.2 per cent
• Cell 2: 37.5 per cent

Municipal

3 months

Municipal WWTP, United States

672,659lb

of organic solids digested

Supplier-published

Decades of loading had taken the lagoon to a measured 20.5 per cent solids, with a dredging quotation in hand and no budget line to meet it.

• Dredging deferred, not ruled out
• Manufacturer reports a 4.5x cost saving against the quotation

Industrial

12 months

Meat processing facility

50%

reduction in accumulated solids

Supplier-published

Accumulated solids had cut hydraulic retention time to 13 days, capping what the facility could put through the plant and putting effluent quality within sight of a limit.

• Retention time 13 days to 25 days
• Treatment capacity recovered without dredging

Barbourville et Inkom sont des photographies de ces deux installations. La paire restante ne nomme aucune installation — le fabricant les publie comme une station municipale et une usine de transformation de viande — de sorte que ces deux images sont des banques d'images sous licence montrant le type de lagune concerné plutôt que la lagune concernée. Nous préférons tracer cette limite plutôt que de laisser une seule légende couvrir les deux.

Ce qui reste se situe entre 43 et 50 pour cent, soit la fourchette exposée en haut de cette page. Inkom est l'entrée à lire deux fois : le même traitement, dans la même lagune, a donné 75 pour cent dans un bassin et 37 pour cent dans l'autre. Cet écart est la forme honnête de cette technologie, et c'est pourquoi une dose est dimensionnée par rapport à la lagune que nous avons devant nous plutôt que par rapport à un chiffre de brochure.