Facteurs contrôlant la Reviviscence Bactériennee > Nature des matériaux de canalisations

D’une manière générale, le choix d’un matériau est fonction de la nature du terrain, des coûts de fourniture et de mise en oeuvre, de la facilité à réaliser les raccordements, les réparations,… De nombreux types de tuyaux sont disponibles pour réaliser une conduite d’adduction d’eau potable. Ils sont classés en fonction du type de matériaux avec lesquels ils sont fabriqués :



• les matériaux métalliques : fonte grise ou ductile, acier, béton,
• les matériaux organiques : PVC, polyéthylène haute et basse densité.

Cependant, d’autres critères doivent être pris en compte. En effet, les interactions entre l’eau et les matériaux constitutifs des systèmes de distribution d’eau potable sont à l’origine de la dégradation de la qualité de l’eau. Ainsi les différents matériaux utilisés pour les conduites d’eau potable, influencent le développement de biofilms de diverses façons :

• la rugosité du matériau, qui offre une grande surface de contact avec l’eau ; celle-ci favorise alors l’adhésion des microorganismes sur les parois des conduites,
• le matériau relargue dans l’eau des éléments qui peuvent être métabolisés par les bactéries hétérotrophes présentes au niveau des biofilms : matière organique dans le cas des matériaux organiques, ions métalliques, dans le cas des matériaux corrodables, et ainsi favoriser leur développement,
• la stabilité du matériau : les tubercules de corrosion de certains matériaux peuvent constituer des sites préférentiellement colonisés par les bactéries.

Les matériaux métalliques

Les matériaux métalliques (ou inorganiques) influencent le développement des microorganismes à deux niveaux distincts :

• La corrosion des matériaux métalliques peut entraîner, selon la qualité de l'eau (eau agressive), la formation de tubercules de corrosion. Ces derniers constituent des niches où les microorganismes peuvent se développer. En effet, ces tubercules présentent une grande surface de contact avec la phase aqueuse et permettent ainsi un piégeage plus important de la matière organique circulante, tout en offrant une protection contre la diffusion du désinfectant résiduel. La présence de ces tubercules conditionne l'efficacité de l'adhésion des bactéries pionnières.
• La corrosion de ces matériaux par les eaux agressives, ou moyennement à faiblement minéralisées, conduit à l'émission d’ions métalliques dans l’eau. Ces ions métalliques peuvent alors être utilisés par des bactéries dont le métabolisme est dépendant. Ces bactéries se développent et colonisent les parties du réseau qui se corrodent. Elles peuvent alors accentuer les phénomènes de corrosion. Les termes de biocorrosion ou de MIC (Microbially Influenced Corrosion) sont alors employés. En effet, la croissance bactérienne dans un réseau de distribution contribue à la corrosion en fournissant un milieu propice aux réactions corrosives. Les mécanismes impliqués dans les phénomènes de corrosion sont souvent une combinaison complexe de procédés physiques, chimiques, mais également biologiques. Ainsi, plusieurs types bactériens peuvent être responsables de biocorrosion :
  • Les ferrobactéries : les ferrobactéries tirent l’énergie nécessaire à leur synthèse, de l'oxydation des sels ferreux (FeII) en sels ferriques (FeIII). Or, dans les canalisations à base de métaux ferreux, la formation d’un biofilm en un point non protégé ou altéré de la surface, entraîne la formation d’hydroxyde ferreux. La présence de ferrobactéries au point d’attaque entraîne la mobilisation des ions ferreux et leur transformation en ions ferriques. Ceci a pour conséquence, la formation d’amas de “rouille”, renfermant les corps bactériens, suivie d’une dissolution du métal.
  • Les bactéries sulfatoréductrices : anaérobies strictes, ces bactéries sont présentes au niveau de la sous-couche du biofilm, en contact avec le métal. La réduction des sulfates entraîne la formation d’hydrogène sulfuré qui se combine avec les sels ferreux pour donner du sulfure de fer.
  • Les sulfobactéries : aérobies, ces bactéries métabolisent le soufre à partir de composés réduits et le rejettent dans le milieu ambiant ou l’emmagasinent dans leurs cellules. Ceci entraîne la formation de boues. Les sulfobactéries peuvent également oxyder le soufre et former des produits acides (H₂SO₄) et ainsi provoquer une acidification corrosive avec modification importante du pH du milieu.
  Dans ce cas, les matériaux utilisés pour l'adduction de l'eau peuvent constituer une source de nutriments ou de facteurs de croissance.

Dans le cas de ces métaux corrodables, la présence de produits de corrosion des matériaux ferreux amplifie l'activité et la production de biomasse. Ainsi, la production bactérienne peut être jusqu'à dix fois plus importante sur un matériau corrodable que sur un autre matériau (cf. figure 8).

Les matériaux organiques

Les matériaux organiques sont, pour certains, perméables à des produits organiques tels que des solvants ou des hydrocarbures, qui entraînent une contamination de l’eau. En plus, de ce risque de contamination chimique, ces contaminants organiques peuvent constituer, selon leur biodégradabilité, des nutriments pour la flore bactérienne.

Des nutriments peuvent également provenir du relargage de composés existant dans la structure même du matériau, d’adjuvants introduits au niveau du matériau (souvent de nature organique) ou provenant d’impuretés présentes dans les composants de base. Ces nutriments peuvent alors selon leur biodégradabilité constituer une source nutritive pour la biomasse fixée et favoriser le développement des biofilms (cf. tableau V).



Cependant, ces relargages restent limités dans le temps. Ainsi, pour le PVC, le taux de COA relargué entre la première semaine de mise en service et le premier mois d'utilisation, est divisé par 20. D'où une influence limitée des matériaux inorganiques sur la reviviscence bactérienne. Toutefois, des études plus poussées sur le PVC plastifié permettraient d'apprécier son comportement à plus long terme.

Matériaux	1ère semaine		Après 1 mois
		COA (µg de C/cm²/j)	Croissance bactérienne (104 UFC/cm²/j)	COA (µg de C/cm²/j)	Croissance bactérienne (104 UFC/cm²/j)
PE	0,045	18 ,5	0,007	2,65
PVC	0,225	92,5	0,012	5,3
PVC plastifié	0,95	360	0,95	390
Silicone	0,465	192	0,02	1,5
Tableau V : Relargage de carbone assimilable pour différents matériaux organiques et incidence sur la croissance bactérienne (Hasley et al., 1993)

Les matériaux utilisés pour le transport de l'eau potable, qu'ils soient synthétiques ou non, sont potentiellement générateurs d'un développement bactérien du fait de leur composition complexe : composés de base (polymère organique, matière minérale), adjuvants nécessaires à la stabilité des matériaux … En plus de leur contribution à la croissance bactérienne, ils peuvent être à l'origine de saveurs, de couleur ou de turbidité.