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Ouvrages

Microbiologie pétrolière - J-P. Vandecasteele

Ouvrage "Microbiologie pétrolière"

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

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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

Picto PDF

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

V

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

Picto PDF

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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