Bactéries de la méthanisation

Les responsables de ce processus naturel sont les bactéries méthanogènes qui sont strictement anaérobies. Le processus de croissance microbienne est un processus endergonique, c’est-à-dire qu’il consomme de l’énergie. Pour obtenir cette énergie, les micro-organismes effectuent des réactions biochimiques d’oxydo-réduction. La méthanogénèse est le processus microbiologique au cours duquel des réactions d’oxydation des composés organiques, qui engendrent l’énergie requise par des micro-organismes, sont couplées à des réactions de réduction aboutissant finalement à la production de méthane. Les voies métaboliques simplifiées, décrivant le processus de cette transformation, ont été exposées dans un modèle, aujourd’hui largement accepté. Le modèle fait intervenir plusieurs types de micro-organismes classés dans trois phases distinctes :

  • les bactéries hydrolytiques et fermentatives (hydrolyse et acidogénèse)
  • les bactéries acétogènes (acétogénèse)
  • les bactéries méthanogènes (méthanogénèse)

Ces trois communautés doivent constituer un écosystème équilibré pour que l’essentiel des équivalents réducteurs produits comme déchets au cours de l’anabolisme bactérien se retrouvent finalement dans le méthane.

Les bactéries hydrolytiques et fermentatives

L’étape d’hydrolyse est réalisée par plusieurs groupes d’eubactéries anaérobies strictes et facultatives dont la nature dépend de la composition qualitative et quantitative de l’alimentation. Les principales espèces appartiennent aux genres Clostridium, Bacillus, Ruminococcus, Enterobacteroïdes, Propionibacterium et Butivibrio.

Les bactéries acétogènes

Au cours de cette étape, l’oxydation des substrats (surtout les acides propionique et butyrique et l’éthanol) est couplée à la formation d’hydrogène, de dioxyde de carbone et d’acétate. Elle représente l’activité de trois groupes de bactéries : les homoacétogènes des genres Clostridium, Acetobacterium, Sporomusa, Acetogenium, Acetoanaerobicum, Pelobacter Butyribacterium, Eubacterium… , les syntrophes des genres Syntrophobacter, Syntrophomonas, Syntrophus… et les sulfato-réductrices des genres Desulfovibrio, Desulfobacter, Desulfotomaculum, Desulfomonas… Il est important de noter que, lorsque la pression partielle en hydrogène s’élève, cette oxydation est thermodynamiquement impossible (réaction endergonique). Par conséquent, la croissance de la flore acétogène et l’utilisation du substrat dépendent strictement de l’élimination de l’hydrogène du milieu par les microorganismes méthaniques voire les bactéries sulfato-réductrices (en présence de sulfate). Cette association syntrophique avec des bactéries méthanogènes hydrogénophiles permet de rendre les réactions endergoniques possibles. L’oxydation des substrats est seulement possible à des pressions partielles en hydrogène faibles, de l’ordre de 10-4 atm.

Les bactéries méthanogènes

Les bactéries actives de cette dernière étape sont réunies dans un groupe qui leur est propre : celui des Archae. Elles possèdent, en effet, des caractéristiques spécifiques par rapports aux eubactéries et aux eucaryotes, notamment en ce qui concerne leurs coenzymes. Les Archae constituent un des trois statuts de règne primaire, avec les eubactéries et les eucaryotes.