La vanilline au secours des membranes de filtration pour la production d’eau potable
La formation de films bactériens est un problème récurrent pour les systèmes de filtration de l’eau, d’autant que les solutions existantes pour s’en débarrasser, issues de l’industrie navale, rendent cette eau impropre à la consommation. Des chercheuses et chercheurs du Laboratoire de génie chimique et du Toulouse Biotechnology Institute ont découvert que la vanilline limitait l’adhésion de certaines espèces en cause. Dans ces travaux publiés dans la revue Journal of Membrane Science, les scientifiques ont imprégné avec succès de la vanilline à la surface de membranes de filtration.
Le biofouling est un phénomène surtout connu pour toucher la coque des bateaux, que cette accumulation de biofilm bactérien endommage en l’absence de traitement. Il menace également les systèmes de filtration de l’eau en colonisant leurs membranes, dont il accélère le vieillissement. Si l’industrie navale dispose de nombreuses solutions antibiofouling, leur composition les rend souvent incompatibles avec des appareils destinés à fournir de l’eau potable. Des chercheuses et chercheurs du Laboratoire de génie chimique (LGC, CNRS/Toulouse INP/Université Toulouse III - Paul Sabatier) et du Toulouse Biotechnology Institute (TBI, CNRS/INRAE/INSA Toulouse) ont découvert que la vanilline, la principale molécule qui donne son arôme à la vanille, était une excellente candidate pour un revêtement antibiofouling bioinspiré, biodégradable et non toxique. Ils ont également intégré avec succès de la vanilline à des membranes. La vanilline est déjà produite de manière industrielle, ce qui en fait une candidate idéale pour des systèmes de filtration de l’eau à grande échelle, en plus d’être bon marché.
La formation d’un biofilm bactérien passe par la détection du quorum, c’est-à-dire la capacité qu’ont les bactéries de communiquer entre elles, via des inducteurs moléculaires, afin de savoir si elles sont assez nombreuses pour commencer à produire du biofilm. Il était déjà connu que la vanilline pouvait bloquer la détection du quorum de certains microorganismes, mais cette étude publiée dans Journal of Membrane Science, est la première à prouver son efficacité à différentes étapes de l’établissement du biofouling, de l’adhésion des bactéries à la surface jusqu’à la production des polymères extracellulaires microbiens. La vanilline est directement déposée à la surface des membranes de filtration au cours de la filtration. L’équipe a montré, notamment grâce à des expériences de microscopie à force atomique et microscopie à épifluorescence, que ces surfaces ainsi traitées voyaient leur couverture bactérienne diminuer jusqu’à 50 %. Après ce succès sur des bactéries éparpillées, les co-auteurs et autrices travaillent à présent à l’échelle de biofilms entiers.
© Abigail Burato Rosales et al.
Références
Minimizing bacterial adhesion on membrane: Multiscale characterization of surface modifications
Abigail Burato Rosales, Nadège Durban-Benizio, Xuan Loc Nguyen, Vincent Bouvier, Clémentine Lamo, Irem Demir-Yilmaz, Christel Causserand, Cécile Formosa-Dague, Clémence Coetsier.
Journal of Membrane Science, 684 (2023) 121867
https://doi.org/10.1016/j.memsci.2023.121867