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En tant que professionnels du secteur, nous sommes souvent confrontés à des installations d’irrigation présentant de sérieuses difficultés dues à la présence dans le réseau et les équipements de ce que l’on appelle communément l’oba, les algues, le limon, la vase, la saleté… qui provoque le colmatage des buses, la perte d’efficacité de l’installation et l’augmentation de la fréquence et de l’intensité des travaux d’entretien.
Le biofilm est dû à la tendance des micro-organismes à se regrouper et si l’on n’intervient pas à temps et en connaissance de cause, il peut causer un problème très grave lorsqu’une partie de la couche formée se détache sous forme de feuilles ou de grumeaux ayant la capacité de boucher l’intérieur des tuyaux ; cela peut même boucher tout un réseau de buses de manière définitive et irréversible dans la plupart des cas, mettant la culture en danger. C’est alors que toutes les sonnettes d’alarme se déclenchent et que l’agriculteur commence à prendre conscience de la gravité du problème.
Mais… Qu’est-ce que le biofilm ?
Le biofilm ou film biologique est une couche de masse organique, généralement de couleur sombre et d’aspect gélatineux, formée par des colonies de micro-organismes associés et organisés qui recouvrent des surfaces, généralement en contact avec de l’eau ou avec un degré d’humidité élevé. Ces colonies capturent souvent des sédiments minéraux et des sels dissous qui constituent leur structure.
Selon l’Agence espagnole pour la sécurité alimentaire et la nutrition (AESAN), les biofilms sont définis comme des « communautés complexes de micro-organismes se développant dans une matrice organique polymère autoproduite fixée à une surface, vivante (biofilm muqueux) ou inerte, et pouvant contenir une seule espèce microbienne ou une série d’espèces différentes »
Le biofilm ne doit pas être confondu avec les bryozoaires. Le biofilm est principalement constitué de colonies de bactéries associées les unes aux autres. Les bryozoaires se forment par un regroupement d’organismes plus grands et plus complexes (jusqu’à 0,5 mm) qui s’établissent en colonies formant des stolons ramifiés souvent supérieurs à 30 cm, qui peuvent obstruer de grandes infrastructures d’irrigation.
Le biofilm est présent dans les installations et équipements industriels, dans nos maisons, à la surface des aliments, dans notre corps et, bien sûr, dans les systèmes d’irrigation.
Les étapes du développement du biofilm
Le processus de formation du biofilm est complexe, mais peut être résumé en quatre étapes :
- Fixation. Adhésion de micro-organismes libres à une surface.
- Division. Après une adhésion irréversible à la surface, un processus de maturation, de croissance et de division commence.
- Production d’exopolymères. L’exopolymère est une couche muqueuse protectrice qui recouvre la pâte, réduisant le risque de déshydratation et garantissant aux micro-organismes un habitat confortable protégé des agents extérieurs.
- Dispersion. Le cycle biologique est complété par une étape finale de dissémination, qui consiste en la libération et la dispersion de cellules colonisatrices qui vont se fixer sur de nouvelles surfaces pour initier un nouveau cycle.
Quels sont les facteurs qui favorisent la formation de biofilms ?
Une condition nécessaire au développement du biofilm est la présence d’eau, qui fournit de l’humidité, des nutriments et de l’oxygène, et qui sert de véhicule pour la dissémination des micro-organismes colonisateurs libres.
Dans des conditions favorables, ces organismes prolifèrent, ce qui augmente leur concentration et donc la nécessité de s’organiser pour coloniser de nouvelles zones. Les eaux usées non désinfectées, les eaux stagnantes ou les eaux provenant de l’industrie sont généralement des eaux contenant des bactéries et sont donc source de prolifération et sujettes à la génération de biofilms.
Les conditions qui favorisent la multiplication des micro-organismes dans notre installation sont les suivantes :
Températures élevées : Le biofilm peut être généré à des températures proches de zéro degré Celsius, mais son développement est grandement favorisé à des températures supérieures à 25-30 °C. Par conséquent, les mois de printemps et d’été sont plus propices aux problèmes causés par la présence de biofilms dans les installations d’irrigation.
Ph. neutre : Les eaux d’irrigation dont le pH est neutre ou légèrement acide (6,5 – 7) sont favorables au développement de ce type de micro-organismes.
Haute oxygénation : Le biofilm est composé de bactéries aérobies et anaérobies. Les premières ont besoin d’oxygène pour se développer et sont situées dans les couches extérieures du biofilm, là où il y a le plus de contact avec le flux. Une bonne teneur en oxygène dissous dans l’eau favorise le développement des bactéries aérobies.
Nutriments : La matière organique contenue dans l’eau d’irrigation sert de nutriment aux micro-organismes et contribue donc directement à leur prolifération.
Composition et rugosité des surfaces : La composition chimique des matériaux en contact avec l’eau est un facteur déterminant pour le développement du biofilm. Les composés organiques libérés par certaines matières plastiques favorisent la croissance des micro-organismes, tandis que les matériaux de nature métallique comme l’acier inoxydable offrent une plus grande résistance.
Une rugosité plus élevée favorise l’adhésion, l’établissement et la permanence de ces micro-organismes.
Faible vitesse d’écoulement : Une vitesse élevée de l’eau dans la canalisation empêche la fixation et l’établissement des micro-organismes à la surface et augmente le taux d’érosion de la couche de biofilm, réduisant son épaisseur jusqu’à un point d’équilibre. À l’inverse, les faibles vitesses d’écoulement favorisent l’adhésion, l’établissement et la permanence, augmentant ainsi l’épaisseur du biofilm.
D’autre part, une augmentation ponctuelle de la vitesse du fluide peut conduire à un taux d’érosion plus élevé et favorise la dispersion des cellules, qui colonisent les nouvelles surfaces.
Quelles sont les conséquences du biofilm dans le système d’irrigation ?
Si votre système d’irrigation répond à ces conditions, vous devez accorder une attention particulière à la présence du biofilm et prendre les mesures nécessaires pour que le problème n’engendre pas de coûts supplémentaires importants et ne constitue pas un risque pour votre culture.
Le colmatage est la dernière conséquence, et la plus grave, mais il ne faut pas oublier que le biofilm est également à l’origine d’une diminution de la durée de vie des installations d’irrigation, il entraîne un besoin accru de maintenance des équipements, il génère une consommation supplémentaire d’engrais et d’oxygène, il accélère la corrosion et constitue également une source d’agents pathogènes pour le sol, les cultures et les travailleurs.
Dans les prochains articles, nous examinerons plus en détail ce problème et les solutions possibles.
