Dénitrification

La dénitrification est une respiration microbienne qui réduit le nitrate en composés azotés gazeux, jusqu’au diazote lorsque la voie est complète. La séquence classique passe par le nitrite, le monoxyde d’azote et le protoxyde d’azote. Elle retire ainsi une partie de l’azote réactif des sols, sédiments, eaux et biofilms et intervient dans le traitement des eaux usées.

Une succession de réactions

Les microorganismes dénitrifiants utilisent le nitrate ou le nitrite comme accepteur d’électrons, généralement lorsque l’oxygène est limitant. Des enzymes distinctes réalisent les étapes de réduction. Tous les organismes ne possèdent pas nécessairement la voie entière : plusieurs populations peuvent contribuer ensemble à la transformation du nitrate en diazote.

Une source d’électrons est indispensable. Elle provient souvent de matière organique, mais certains microorganismes utilisent des composés minéraux réduits. La disponibilité du nitrate, des donneurs d’électrons et de l’oxygène, ainsi que la température, le pH et l’organisation du biofilm, influencent le fonctionnement. Un milieu pauvre en oxygène ne suffit donc pas, à lui seul, à assurer une dénitrification complète.

Réduction incomplète et suivi

Du nitrite, du monoxyde d’azote ou du protoxyde d’azote peuvent s’accumuler lorsque les étapes successives ne fonctionnent pas au même rythme. Le protoxyde d’azote, ou N₂O, est un gaz à effet de serre. La disparition du nitrate mesuré ne prouve donc ni une conversion totale en diazote ni l’absence d’émission de N₂O.

Dans un système de traitement, l’interprétation associe les différentes formes de l’azote et les conditions du procédé. Les mêmes gradients d’oxygène qui permettent une activité dans un biofilm peuvent juxtaposer des zones aux transformations différentes ; une mesure globale masque parfois cette organisation locale.

Processus à distinguer

La nitrification oxyde l’ammonium vers le nitrite puis le nitrate. L’assimilation incorpore l’azote dans la biomasse sans garantir son retrait durable. La réduction dissimilatrice du nitrate en ammonium conserve, elle aussi, une forme réactive de l’azote. Enfin, l’anammox associe ammonium et nitrite pour produire du diazote selon une autre voie. Ces processus peuvent coexister, mais ne sont pas des synonymes de dénitrification.