Expériences sur micromodèles bidimensionnels montrant la présence de biofilm lors de la récupération microbienne assistée du pétrole. Le biofilm est la substance blanche et son objectif est d’aider à récupérer plus de pétrole en obstruant les pores plus grands ou plus accessibles, permettant ainsi à l’huile d’être extraite plus facilement. Le pétrole est vert et l’eau utilisée pour produire le pétrole est claire. Image fournie par Dorthe Wildenschild, OSU College of Engineering.
Deux membres du corps professoral de l’Oregon State University College of Engineering s’associent à la NASA dans le cadre d’un projet de 525 000 $ de la National Science Foundation visant à examiner le rôle que joue la gravité, ou son absence, dans la croissance microbienne.
Dorthe Wildenschild et Tala Navab-Daneshmand enverront des spécimens à la Station spatiale internationale pour voir comment les biofilms – des agrégats de micro-organismes qui adhèrent les uns aux autres et aux surfaces – se développent dans des « milieux poreux partiellement et variablement saturés d’eau », en l’occurrence de la saleté humide. et des roches où l’eau n’est pas distribuée uniformément et donc pas toujours facilement accessible aux microbes.
En savoir plus sur le développement des biofilms dans les milieux poreux a des impacts sociétaux sur Terre à travers une gamme d’applications, a déclaré Wildenschild – dans des domaines tels que l’assainissement des eaux souterraines, le traitement de l’eau et la science des sols et de l’agriculture. De plus, les biofilms contribuent grandement à l’encrassement des dispositifs mécaniques et médicaux, notamment des implants.
De nouvelles informations sur les biofilms cultivés en microgravité peuvent également conduire à une meilleure compréhension du comportement microbien modifié dans l’espace qui peut affecter les systèmes d’ingénierie, ainsi que la santé humaine lors des vols spatiaux avec équipage, a-t-elle ajouté.
Image d’un lac à Southampton, Royaume-Uni. Dans la partie peu profonde du lac, cette vase orange vif s’accumule le long des bords de l’eau grâce à des bactéries qui oxydent le fer libéré par les eaux souterraines. Le reflet dans l’eau du ciel bleu au-dessus équilibre les oranges et jaunes vifs de la bave. Image de Jennifer Dewing de l’Université de Southampton, Royaume-Uni. Image fournie par le Centre national d’innovation en biofilms.
Les chercheurs en génie environnemental espèrent que les échantillons de l’OSU pourront être lancés vers la station spatiale via une navette spatiale à la fin de l’été 2025 – et prévoient qu’une partie du travail effectué sur eux par les astronautes soit communiquée en direct dans le cadre d’événements de sensibilisation STEM sur le Campus de l’État de l’Oregon.
“Nous ne savons pas encore quand on nous proposera une place à bord d’un cargo spatial, mais il nous faudra probablement plus d’un an et demi pour préparer l’envoi des échantillons et préparer les protocoles très détaillés pour les astronautes”, a déclaré Wildenschild. il a dit.
--Le projet accordera une attention particulière au compromis entre capillarité et forces gravitationnelles dans la croissance microbienne. La capillarité est un phénomène, provoqué en partie par la tension superficielle d’un liquide, dans lequel un liquide monte ou descend spontanément dans un espace étroit, tel qu’un tube – ou dans les vides d’un matériau poreux.
Visualisations 3D basées sur la tomographie aux rayons X de l’architecture et de la distribution des biofilms microbiens dans des colonnes de milieux poreux. Les expériences représentaient trois débits différents, variant sur trois ordres de grandeur (le plus lent à gauche, le plus rapide à droite). Les billes de verre (représentant une version simplifiée d’un matériau d’aquifère souterrain) sont grises et le biofilm est violet. Image fournie par Dorthe Wildenschild, OSU College of Engineering. Ostvar, S., Iltis, G., Davit, Y., Schlüter, S., Andersson, L., Wood, B.D. et D. Wildenschild, Advances in Water Resources, Volume 117, 2018, https://doi. org/10.1016/j.advwatres.2018.03.018
Les chercheurs veulent savoir quel rôle joue la capillarité dans la façon dont les biofilms se développent et évoluent en structures tridimensionnelles dans l’espace des pores. La gravité joue également un rôle dans cette croissance et cette évolution, et sur Terre, ils ne peuvent pas désactiver la gravité pour étudier uniquement le rôle de la capillarité.
“Nous envoyons les échantillons dans l’espace pour éliminer la gravité afin de mieux comprendre l’interaction entre la gravité et la capillarité, ainsi que la manière dont chacune de ces forces affecte la croissance et l’architecture du biofilm”, a déclaré Wildenschild. « Les recherches menées sur l’ISS offriront également la possibilité d’explorer des objets 3D lorsque les échantillons seront scannés par microCT à leur retour sur Terre afin de permettre une comparaison entre les biofilms développés en présence ou en l’absence de gravité. Les scans 3D donneront aux spectateurs la sensation de voler à travers l’objet.
Les chercheurs émettent l’hypothèse que, sur la base du domaine d’écoulement – l’interaction entre les forces capillaires, gravitationnelles et visqueuses – ils peuvent prédire quel type de biofilm va se développer : compact, pelucheux, inégal, etc. La viscosité affecte la résistance d’un fluide à l’écoulement.
“Nous pouvons contrôler la viscosité et en désactivant la gravité dans l’espace, nous pouvons comparer les modèles de croissance à ceux obtenus sur Terre et ainsi déterminer le rôle que joue la gravité par rapport à la capillarité dans la formation de biofilms”, a déclaré Wildenschild.
Astrobiologie
