Mathematical model of anaerobic digestion with leachate recirculation

International audienceLandfilled biodegradable materials are subject to biological evolution, namely biodegradation or digestion, under the action of aerobic bacteria and further anaerobic bacteria. In the absence of special provisions, the liquid flowing through the mass of waste produces leachate, being charged with chemical or biological substances. Therefore, the mathematical modeling is of great interest for making decisions in the field of waste management since it makes possible to predict the behavior of the various complex systems underlying the management of waste. The analysis of the dynamics of the model considered in our work describes the process of anaerobic biodegradation with leachate reinjection, and allows us to predict the amount of biogas produced in the long term. The system admits an infinity of non hyperbolic equilibria but we are able to describe the asymptotic behavior of the solutions depending on the initial condition. Thanks to this model, we can highlight the influence of the leachate recirculation on the production of biogas, with the help of numerical simulations. This recirculation could be a part of the sustainable solutions adapted by recent technologies for the treatment of waste, not only to optimize the total production of biogas, but also to obtain a good quality of the outgoing liquid to meet the discharge standards

Étude métabolomique et biochimique de la tolérance et l'accumulation du Pb chez Hirschfeldia incana

International audiencePhytoremediation is an ecological method based on the use of tolerant and (hyper)accumulator plants to rehabilitate sites polluted by heavy metals. For a better use of these plants, a deep understanding of the mechanisms that control metal tolerance and accumulation is needed. The Brassicaceae Hirschfeldia incana grows naturally in contaminated sites. Under these conditions, it exhibits significant biomass and a high capacity for lead tolerance and accumulation (1; 2). To optimize its use in Pb phytoremediation processes, we analyzed the variation of metabolomic profile by GC-MS in H.incana plants treated with Pb for 3 and 15 days. The metabolomic analysis of the organic fraction of H.incana’s aerial part showed an increase in the concentration of organic acids since the first days of treatment and a decrease in the concentration of membrane lipids and steroids, thus revealing signs of toxicity in form of lipid peroxidation. On the other hand, after 15 days of treatment, an increase in the total concentration of lipids and steroids was reported, indicating a sort of adaptation of H.incana to Pb stress. A comparison of enzyme activities and MDA content between Pb-treated and untreated plants showed a decrease in peroxidase activity and a slight increase in catalase activity after 15 days of treatment. MDA content decreased after 3 days of treatment and then increased after 15 days of treatment. Our results suggest that the plant compensates lipid peroxidation by activating other lipid biosynthetic pathways which explain the augmentation of lipid amount in 15 days treated plants.La phytoremédiation est une méthode écologique basée sur l’utilisation des plantes tolérantes et (hyper)accumulatrices pour la réhabilitation des sites miniers pollués par les métaux lourds. Pour une meilleure utilisation de ces plantes, une connaissance approfondie des mécanismes qui contrôlent la tolérance et l’accumulation des métaux demeure nécessaire. La Brassicacée Hirschfeldia incana pousse naturellement dans les sites contaminés. Dans ces conditions, elle présente une biomasse importante et une forte capacité de tolérance et d’accumulation du plomb (1, 2). Afin d’optimiser son utilisation dans des procédés de phytoremédiation du plomb, nous avons analysé les variations du profil métabolomique par GC-MS des plantes d’H.incana traitées par le Pb pendant 3 et 15 jours. L’analyse métabolomique de la fraction organique de la partie aérienne d’H.incana a montré une augmentation de la concentration des acides organiques dès le début du traitement et une diminution de la concentration des lipides membranaires et des stéroïdes révélant ainsi des signes de toxicité. En revanche, la concentration des lipides et des stéroïdes a augmenté après 15 jours du traitement. Une comparaison des activités enzymatiques et de la teneur en MDA entre des plantes traitées et non traitées a montré une diminution de l’activité de peroxydase et une augmentation de l’activité de catalase après 15 jours du traitement. La teneur en MDA a diminué chez les plantes traitées pendant 3 jours et a augmenté après 15 jours du traitement. Ces résultats suggèrent que probablement la plante compense la dégradation des lipides par activation d’autres voies de biosynthèses des lipides

Étude métabolomique et biochimique de la tolérance et l'accumulation du Pb chez Hirschfeldia incana

International audiencePhytoremediation is an ecological method based on the use of tolerant and (hyper)accumulator plants to rehabilitate sites polluted by heavy metals. For a better use of these plants, a deep understanding of the mechanisms that control metal tolerance and accumulation is needed. The Brassicaceae Hirschfeldia incana grows naturally in contaminated sites. Under these conditions, it exhibits significant biomass and a high capacity for lead tolerance and accumulation (1; 2). To optimize its use in Pb phytoremediation processes, we analyzed the variation of metabolomic profile by GC-MS in H.incana plants treated with Pb for 3 and 15 days. The metabolomic analysis of the organic fraction of H.incana’s aerial part showed an increase in the concentration of organic acids since the first days of treatment and a decrease in the concentration of membrane lipids and steroids, thus revealing signs of toxicity in form of lipid peroxidation. On the other hand, after 15 days of treatment, an increase in the total concentration of lipids and steroids was reported, indicating a sort of adaptation of H.incana to Pb stress. A comparison of enzyme activities and MDA content between Pb-treated and untreated plants showed a decrease in peroxidase activity and a slight increase in catalase activity after 15 days of treatment. MDA content decreased after 3 days of treatment and then increased after 15 days of treatment. Our results suggest that the plant compensates lipid peroxidation by activating other lipid biosynthetic pathways which explain the augmentation of lipid amount in 15 days treated plants.La phytoremédiation est une méthode écologique basée sur l’utilisation des plantes tolérantes et (hyper)accumulatrices pour la réhabilitation des sites miniers pollués par les métaux lourds. Pour une meilleure utilisation de ces plantes, une connaissance approfondie des mécanismes qui contrôlent la tolérance et l’accumulation des métaux demeure nécessaire. La Brassicacée Hirschfeldia incana pousse naturellement dans les sites contaminés. Dans ces conditions, elle présente une biomasse importante et une forte capacité de tolérance et d’accumulation du plomb (1, 2). Afin d’optimiser son utilisation dans des procédés de phytoremédiation du plomb, nous avons analysé les variations du profil métabolomique par GC-MS des plantes d’H.incana traitées par le Pb pendant 3 et 15 jours. L’analyse métabolomique de la fraction organique de la partie aérienne d’H.incana a montré une augmentation de la concentration des acides organiques dès le début du traitement et une diminution de la concentration des lipides membranaires et des stéroïdes révélant ainsi des signes de toxicité. En revanche, la concentration des lipides et des stéroïdes a augmenté après 15 jours du traitement. Une comparaison des activités enzymatiques et de la teneur en MDA entre des plantes traitées et non traitées a montré une diminution de l’activité de peroxydase et une augmentation de l’activité de catalase après 15 jours du traitement. La teneur en MDA a diminué chez les plantes traitées pendant 3 jours et a augmenté après 15 jours du traitement. Ces résultats suggèrent que probablement la plante compense la dégradation des lipides par activation d’autres voies de biosynthèses des lipides

Étude métabolomique et biochimique de la tolérance et l'accumulation du Pb chez Hirschfeldia incana

International audiencePhytoremediation is an ecological method based on the use of tolerant and (hyper)accumulator plants to rehabilitate sites polluted by heavy metals. For a better use of these plants, a deep understanding of the mechanisms that control metal tolerance and accumulation is needed. The Brassicaceae Hirschfeldia incana grows naturally in contaminated sites. Under these conditions, it exhibits significant biomass and a high capacity for lead tolerance and accumulation (1; 2). To optimize its use in Pb phytoremediation processes, we analyzed the variation of metabolomic profile by GC-MS in H.incana plants treated with Pb for 3 and 15 days. The metabolomic analysis of the organic fraction of H.incana’s aerial part showed an increase in the concentration of organic acids since the first days of treatment and a decrease in the concentration of membrane lipids and steroids, thus revealing signs of toxicity in form of lipid peroxidation. On the other hand, after 15 days of treatment, an increase in the total concentration of lipids and steroids was reported, indicating a sort of adaptation of H.incana to Pb stress. A comparison of enzyme activities and MDA content between Pb-treated and untreated plants showed a decrease in peroxidase activity and a slight increase in catalase activity after 15 days of treatment. MDA content decreased after 3 days of treatment and then increased after 15 days of treatment. Our results suggest that the plant compensates lipid peroxidation by activating other lipid biosynthetic pathways which explain the augmentation of lipid amount in 15 days treated plants.La phytoremédiation est une méthode écologique basée sur l’utilisation des plantes tolérantes et (hyper)accumulatrices pour la réhabilitation des sites miniers pollués par les métaux lourds. Pour une meilleure utilisation de ces plantes, une connaissance approfondie des mécanismes qui contrôlent la tolérance et l’accumulation des métaux demeure nécessaire. La Brassicacée Hirschfeldia incana pousse naturellement dans les sites contaminés. Dans ces conditions, elle présente une biomasse importante et une forte capacité de tolérance et d’accumulation du plomb (1, 2). Afin d’optimiser son utilisation dans des procédés de phytoremédiation du plomb, nous avons analysé les variations du profil métabolomique par GC-MS des plantes d’H.incana traitées par le Pb pendant 3 et 15 jours. L’analyse métabolomique de la fraction organique de la partie aérienne d’H.incana a montré une augmentation de la concentration des acides organiques dès le début du traitement et une diminution de la concentration des lipides membranaires et des stéroïdes révélant ainsi des signes de toxicité. En revanche, la concentration des lipides et des stéroïdes a augmenté après 15 jours du traitement. Une comparaison des activités enzymatiques et de la teneur en MDA entre des plantes traitées et non traitées a montré une diminution de l’activité de peroxydase et une augmentation de l’activité de catalase après 15 jours du traitement. La teneur en MDA a diminué chez les plantes traitées pendant 3 jours et a augmenté après 15 jours du traitement. Ces résultats suggèrent que probablement la plante compense la dégradation des lipides par activation d’autres voies de biosynthèses des lipides

Seaweed extracts as promising biostimulants for enhancing lead tolerance and accumulation in tomato (Solanum lycopersicum)

Aqueous seaweed extracts are a biological product which have beneficial effects on plant growth as well as improving their resistance to several biotic and abiotic stresses. This work aimed to evaluate the effect of aqueous extracts of three seaweeds Fucus spiralis, Cystoseira ericoides (Phaeophyceae) and Ulva lactuca (Chlorophyceae) harvested from Atlantic coast of Rabat region in Morocco, on lead (Pb) tolerance and accumulation in tomato (Solanum lycopersicum) plants. Aqueous extracts were obtained by the combination of 2 extraction processes, ultrasonication and heating. The brown seaweeds F. spiralis and C. ericoides extracts had good antioxidant activity in the DPPH assay. The growth and physiological parameters were compared between Solanum lycopersicum seedlings grown in hydroponic conditions at 0 and 100 μmol Pb with or without 4% seaweed extract. The F. spiralis and C. ericoides extracts significantly increased the aboveground parts and roots biomass compared to control plants treated with Pb alone. In Pb stress conditions, these seaweed extracts enhanced the plant’s tolerance with a reduction of anthocyanin and proline content. F. spiralis extract treatment led to a significant Pb accumulation in aboveground parts of the plant. The effect of U. lactuca extract on tomato plants biomass, anthocyanin and proline was not significant. The study demonstrated that the aqueous extracts of F. spiralis and C. ericoides improved the plant response to heavy metals stress, highlighting the potential use of these seaweeds in phytoremediation processes