En réseau de distribution d'eau potable, les biofilms représentent des ensembles composés de 107 cellules par centimètre carré, avec sans doute plus d'une centaine d'espèces : bactéries, levures, champignons microscopiques, protozoaires... Ces micro-organismes s'organisent sous forme d'un film irrégulier, peu épais (de 30 à 500 µm), visco-élastique, complexifié par des précipités de carbonates, des dépôts organiques et métalliques. Ces biofilms, qui se forment en quelques mois sur des matériaux neufs, croissent sur les parois des canalisations de distribution et se détachent sous forme d'une biomasse autochtone adaptée à ces milieux froids, mais aussi de germes d'intérêt sanitaire comme les légionelles, Escherichia coli, Pseudomonas... Sur les vingt dernières années, la première grande étape pour limiter leur activité a été de réduire la matière organique biodégradable dans les eaux traitées en adaptant les filières de potabilisation. En complément, le maintien tout au long du réseau d'un désinfectant chloré est toujours mis en oeuvre pour inactiver les bactéries dans l'eau distribuée. Cependant, l'efficacité de ces désinfectants est limitée par leur faible taux de pénétration dans les biofilms qui agissent comme des réducteurs puissants, malgré leur très faible masse. Le LCPME développe dans ce contexte un programme de recherche pluridisciplinaire mêlant chimie, physico-chimie, microbiologie et mécanique des fluides pour caractériser les surfaces en contact avec l'eau. Il s'intéresse notamment aux surfaces molles constituées par des matériaux recouverts de biofilms. L'équipe utilise pour leur mise en oeuvre des réseaux pilotes de taille différente. L'un de ces pilotes a été construit en 1985 et permet de tester à l'échelle industrielle le vieillissement des eaux en cours de distribution et l'impact du biofilm sur les caractéristiques microbiologiques des eaux distribuées. Depuis, d'autres systèmes de taille laboratoire ont été mis au point, par exemple les réacteurs Propella et plus récemment des réacteurs à disque tournant, assez simples de manipulation, qui permettent de démultiplier les essais grâce à leur facilité de transport. L'impact sur la formation du biofilm de différents couples eau-matériaux peut ainsi être étudié directement sur site. Pour mesurer l'efficacité des désinfectants chlorés, les essais que nous conduisons actuellement sur des biofilms d'eau potable de quelques mois montrent qu'aux concentrations d'usage (0,1 à 0,4 mg Cl2/l), près de 80 % des bactéries des biofilms restent actives. En conséquence, sous un flux continu d'eau chlorée, les dominances au sein des peuplements bactériens sont simplement modifiées car certains groupes de bactéries résistent plus facilement que d'autres aux conditions oxydantes imposées à l'interface eau-matériau. En outre, nous avons pu constater qu'éliminer ces biofilms par des méthodes applicables sur des réseaux enterrés, en particulier par circulation rapide d'eau (>1 m/s, 10 Pa), ne donne que des résultats modestes. Grâce à des mesures de forces mécaniques par microscopie de force atomique AFM, nous avons montré que ces systèmes visco-élastiques étaient très cohésifs. Ainsi, seuls les agrégats de grande taille (sup. à 1 000 µm3) au sein du biofilm sont éliminés par les forces hydrodynamiques appliquées lors de circulations rapides d'eau. Cette question du nettoyage des surfaces internes de canalisations d'eau rejoint les préoccupations du projet européen SecurEau, auquel nous participons avec douze partenaires de six pays européens depuis 2009 et ce, jusqu'à 2013. Les objectifs du projet sont de détecter rapidement une contamination accidentelle du réseau, nettoyer les surfaces salies et vérifier par analyse rapide l'efficacité du nettoyage. Malgré des avancées certaines sur la connaissance de ces systèmes, la maîtrise parfaite des biofilms en réseaux de distribution est encore loin d'être gagnée. De fait, la résolution de ces problèmes passe par un partenariat entre monde académique et monde industriel tant les secteurs économiques concernés sont nombreux : distribution d'eau publique, eaux conditionnées, hôpitaux, cosmétologie, électronique, énergétique, agro-alimentaire. Pour dynamiser cette coopération, l'action du pôle de compétitivité Hydreos est essentielle. Le LCPME est l'un des acteurs de ce pôle, créé il y a moins d'un an. Nous participons à ses programmes de recherche sur la caractérisation des différentes typologies des biofilms en réseau d'eau potable, les actions curatives à mettre en oeuvre dans des contextes très variés (canalisation de diamètre 100 mm, équipement hospitalier, tête de capteur...) et la recherche de matériaux peu « salissants ». La plateforme HydroRef, projet déposé dans le cadre de l'appel à projets PFMI (plateforme mutualisée d'innovation) des Investissements d'avenir soutiendra ces actions. Cette plateforme développera notamment, dans le cadre de la lutte contre les biofilms, une action sur la compréhension des phénomènes de dépôts et sur des tests de protocoles et de produits de nettoyage.