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Ouvrages

Microbiologie pétrolière - J-P. Vandecasteele

Microbiologie pétrolière

Concepts. Implications environnementales. Applications industrielles

Jean-Paul VANDECASTEELE

Mention Spéciale au Prix Roberval 2007, Catégorie Enseignement

Les hydrocarbures et leurs dérivés (oxygénés ou chlorés notamment), naturels ou xénobiotiques, constituent une très grande classe de composés dont les transformations et la dégradation par les micro-organismes couvrent un domaine d'une richesse particulière, dont cet ouvrage détaille les concepts.

L'évolution saisissante de ces concepts durant les vingt dernières années a révélé l'importance des processus mis en œuvre au plan de l'environnement et a multiplié leurs applications industrielles. Les réalisations auxquelles ils ont donné lieu et les développements actuels sont présentés dans ce livre.
Ce manuel de référence est destiné aux professionnels, microbiologistes et chimistes, et aux chercheurs, ingénieurs, enseignants et doctorants, intéressés par les conversions des hydrocarbures et par l'écologie microbienne.

TABLE DES MATIERES
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VOLUME 1
Préface	V
Remerciements	XXIII
Liste des auteurs	XIV
Liste des abréviations	XXIX

Chapitre 1

PHYSIOLOGIE ET ÉCOLOGIE MICROBIENNES

1.1	Physiologie de la cellule microbienne	2
1.2	Taxonomie : les bases changeantes de la classification	15
1.3	Écologie microbienne : le fonctionnement de la biosphère	24
1.4	Perspectives	35
Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		36

Chapitre 2

LES HYDROCARBURES NATURELS DANS L’ENVIRONNEMENT

2.1	Terpénoïdes ( PDF - 510 Ko ..)		41
	2.1.1	Structures et voies de biosynthèse	47
		2.1.1.1 Les familles de terpénoïdes 2.1.1.2 Biosynthèse des diphosphates d’isopentényle et de diméthylallyle, équivalents biologiques de l’isoprène 2.1.1.3 Formation des homologues supérieurs : prényl transférases et terpènes synthases
	2.1.2	Origine, distribution et domaines d’intérêt	49
		2.1.2.1 Terpénoïdes de plantes et d’eucaryotes unicellulaires et terpénoïdes à caractère ubiquiste 2.1.2.2 Terpénoïdes de procaryotes 2.1.2.3 Hydrocarbures de sédiments, fossiles moléculaires de biolipides
2.2	Alcanes et alcènes synthétisés à partir d’acides gras		57
2.3	Alcanes et alcènes volatils non terpéniques		64
2.4	Hydrocarbures aromatiques		69
2.5	Conclusion		73
Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .			73

Chapitre 3

MICROBIOLOGIE DU MÉTHANE ET DES COMPOSÉS EN C1

3.1	La production microbienne de méthane		81
3.2		La biodégradation du méthane et des autres composés en C1 ( PDF - 710 Ko ..)	124
	3.2.1	La taxonomie des méthylotrophes	124
		3.2.1.1 Les méthylotrophes stricts 3.2.1.2 Les méthylotrophes facultatifs
	3.2.2	L’oxydation des composés en C1	129
		3.2.2.1 Les voies cataboliques 3.2.2.2 La méthane mono-oxygénase 3.2.2.3 L’oxydation du méthanol en formaldéhyde 3.2.2.4 L’oxydation du formaldéhyde et du formiate
	3.2.3	L’assimilation des composés à un carbone	139
		3.2.3.1 La voie de la sérine 3.2.3.2 Les voies des pentoses phosphates 3.2.3.3 L’organisation génomique du métabolisme des bactéries méthylotrophes
	3.2.4	L’écologie de la dégradation du méthane et des autres composés en C1	144
		3.2.4.1 Les habitats des méthanotrophes 3.2.4.2 Les autres composés en C1 dans l’environnement
	3.2.5	La biodégradation anaérobie du méthane	158
		3.2.5.1 Les habitats 3.2.5.2 Le mécanisme de biodégradation
	3.2.6	Les applications biotechnologiques des méthylotrophes	161
		3.2.6.1 La production de protéines unicellulaires 3.2.6.2 La synthèse de produits chimiques 3.2.6.3 Les autres applications biotechnologiques
3.3	Conclusion		164
Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .			164

Chapitre 4

BIODÉGRADATION DES HYDROCARBURES ALIPHATIQUESET ALICYCLIQUES

4.1	Micro-organismes : taxonomie, habitats	173
4.2	Croissance aérobie sur hydrocarbures aliphatiques	177
4.3	Catabolisme aérobie des n-alcanes, isoalcanes et alcènes	186
4.4	Catabolisme aérobie des cycloalcanes et cycloalcènes	211
4.5	Catabolisme anaérobie des hydrocarbures aliphatiques et alicycliques	223
4.6	Conclusion	229
Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		229

Chapitre 5

BIODÉGRADATION DES HYDROCARBURES MONOAROMATIQUES ET CHLOROAROMATIQUES

5.1	L’origine des composés monoaromatiques	241
5.2	La biodégradation aérobie des hydrocarbures aromatiques	249
5.3	Biodégradation anaérobie des hydrocarbures aromatiques	308
5.4	Les pollutions et l’écologie de la biodégradation	326
5.5	Conclusion	330
Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		331

Chapitre 6

BIODÉGRADATION DES HYDROCARBURES AROMATIQUESPOLYCYCLIQUES (HAP)

6.1	Propriétés des HAP	344
6.2	Micro-organismes dégradant les HAP : taxonomie, habitats	351
6.3	Les voies du catabolisme aérobie des HAP	356
6.4	Cinétiques et bilans de dégradation des HAP	383
6.5	Biodégradation dans l’environnement	391
6.6	Conclusion	400
Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		401

Glossaire des volumes 1 et 2 (en fin du volume 1)
Index des volumes 1 et 2 (en fin du volume 1)

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VOLUME 2

Préface

Remerciements

XXIII

Liste des auteurs

XXV

Liste des abréviations

XXIX

Chapitre 7

LES HYDROCARBURES HALOGÉNÉS ET LEUR BIODÉGRADATION

7.1	Les composés halogénés dans l’environnement	413
7.2	Dégradation des hydrocarbures aliphatiques chlorés	424
7.3	Conclusion	464
Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		465

Chapitre 8

BIODÉGRADATION DES ÉTHERSLE CAS DES ÉTHERS-CARBURANTS

8.1	Biodégradabilité de la liaison éther	476
8.2	Structures et propriétés des éthers-carburants	485
8.3	Biodégradation aérobie du MTBE	488
8.4	Biodégradation aérobie de l’ETBE	494
8.5	Biodégradation anaérobie des éthers-carburants	498
8.6	Impact des éthers-carburants sur l’environnement	500
8.7	Conclusion et perspectives	507
Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		508

Chapitre 9

BIODÉGRADATION DES HYDROCARBURESDANS L’ENVIRONNEMENT

9.1	Évolution physico-chimique	516
9.2	Biodégradation	526
9.3	L’atténuation naturelle : études de terrain	541
9.4	Conclusion	554
Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		554

Chapitre 10

APPLICATION DE LA BIOLOGIE MOLÉCULAIRE ET DE L’INGÉNIERIE DES PROTÉINES À LA DÉGRADATION DES HYDROCARBURES

10.1	Principes et méthodes générales	562
10.2	Caractérisation des microflores	568
10.3	Organismes recombinants	571
10.4	L’ingénierie des protéines	577
10.5	Conclusion	586
Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		586

Chapitre 11

TRAITEMENTS BIOLOGIQUES DE DÉPOLLUTION

11.1	Traitements biologiques des effluents gazeux	591
11.2	Traitements biologiques des effluents aqueux de raffinerie	599
11.3	Dépollution biologique des sols et des eaux souterraines	603
11.4	Biorestauration du milieu marin	615
11.5	Conclusion	621
Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		623

Chapitre 12

MICROBIOLOGIE DES RÉSERVOIRS PÉTROLIERS

12.1	Contexte géologique de la microbiologie des réservoirs	629
12.2	Biodégradation du pétrole dans les réservoirs	632
12.3	Microbiologie et production de pétrole	655
12.4	Conclusion	667
Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		668

Chapitre 13

APPLICATIONS DE LA MICROBIOLOGIE PÉTROLIÈREÀ LA SYNTHÈSE CHIMIQUE

13.1	Production de protéines	678
13.2	Production de métabolites par fermentation	692
13.3	Synthèses enzymatiques et bioconversions	711
13.4	Conclusion	727
Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		729

Chapitre 14

Désulfuration microbiologique des produits pétroliers (

PDF - 600 Ko

..)

14.1	Voies de biodégradation du dibenzothiophène (DBT)		738
	14.1.1	Désulfuration anaérobie du DBT	738
	14.1.2	Dégradation du DBT avec clivage de la liaison C–C	739
		14.1.2.1 Minéralisation du DBT 14.1.2.2 Attaque du DBT sans rupture des liaisons C-S (voie de Kodama)
	14.1.3	Oxydation du soufre du DBT sans coupure des liaisons C–C : la voie Dsz	740
		14.1.3.1 Voie métabolique 14.1.3.2 Micro-organismes utilisant la voie Dsz 14.1.3.3 Le phénotype Dsz 14.1.3.4 L’opéron dsz . 14.1.3.5 Répartition de l’opéron dsz parmi les souches utilisant la voie Dsz 14.1.3.6 Action sur d’autres molécules soufrées 14.1.3.7 Amélioration génétique des souches utilisant la voie Dsz

14.2	Applications à la désulfuration de coupes pétrolières		747
	14.2.1	Activité en présence de phase organique	747
	14.2.2	Désulfuration du gazole	747
	14.2.3	Mise en oeuvre	748
	14.2.4	Situation actuelle et perspectives	749
Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .			752

Annexe

LA COMPOSITION DES PRODUITS PÉTROLIERS

A.1	Les pétroles bruts	757
A.2	Les produits raffinés	760
Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		771

Glossaire des volumes 1 et 2	773
Index des volumes 1 et 2	787

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