Rouissage au sol du chanvre industriel (Cannabis sativa L.) : dynamique sous environnement contrôlé et modélisation

Dew retting of industrial hemp (Cannabis sativa L.) : dynamic under controlled environment and modeling

• Auteur / Autrice : Laurent Bleuze
• Direction : Sylvie Recous
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 24/01/2019
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Fractionnement des Agro-Ressources et Environnement (FARE) - INRA UMR A 614 (Reims, Marne)
• Jury : Président / Présidente : Patricia Garnier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Recous, Benoît Gabrielle, Fabienne Guillon, Ludovic Bezaury, Arnaud Day
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Benoît Gabrielle, Fabienne Guillon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chanvre -- Industrie et commerce

Recherche

Rouissage

Mots clés libres

Rouissage

Biomasse

Fibres végétales

Modélisation

Plant fibers

Retting

Modeling

Biomass

Résumé

Le rouissage au champ est un processus qui, grâce à une dégradation microbienne sélective des tissus externes des tiges, conduit à la dissociation partielle des fibres cellulosiques extraxylémiennes, facilitant leur extraction mécanique ultérieure. Il est sous le contrôle de facteurs biotiques et abiotiques dont les effets sont encore mal connus. L’objectif du doctorat était de quantifier et modéliser l’influence de ces facteurs sur le rouissage pour le chanvre industriel (Cannabis sativa L.).Le développement d’un système expérimental novateur a permis de conduire le rouissage sur sol en environnement contrôlé (humidité, température et lumière). La dynamique de rouissage a été caractérisée par mesures des paramètres physico-chimiques des paillis (couleur, masse, composition chimique, architecture tissulaire des tiges) et biologiques (activités enzymatiques). La date de récolte du chanvre (au stade floraison ou au stade maturité de la graine), a modifié les caractéristiques chimiques des tiges et leur dynamique de rouissage en réduisant d’environ 14 jours (à 15°C) la durée de rouissage pour les tiges récoltées à la floraison. La dynamique de colonisation microbienne a été mise en évidence à l’échelle des tiges, mais aussi verticalement au sein du paillis. Les résultats ont permis le développement d’un modèle numérique de rouissage simulant la dégradation biologique des tissus externes (BioRETTING) et l’évolution des propriétés du paillis au cours du rouissage (MulchRETTING). Les analyses par colorimétrie et spectroscopie infrarouge (ATR) sont prometteuses pour le développement d’indicateur de suivi du rouissage au champ.

Dew retting is a process that, through selective microbial degradation of the outer tissues of the stems, leads to partial dissociation of extraxylemic cellulosic fibres, facilitating their subsequent mechanical extraction. It is under the control of biotic and abiotic factors whose effects are still poorly understood. The objective of the doctoral work was to quantify and model the influence of these factors on retting for industrial hemp (Cannabis sativa L.).The development of an innovative experimental system has made it possible to carry out retting on soil in a controlled environment (humidity, temperature and lightning). The retting dynamics was characterized by measurements of the physicochemical parameters of the mulch (color, mass, chemical composition, stem tissue architecture) and biological parameters (enzymatic activities). The harvesting time of hemp (at the flowering stage or at the seed maturity stage) modified the chemical characteristics of the stems and their retting dynamics by reducing by about 14 days (at 15°C) the retting duration for the stems harvested at flowering. The dynamic of microbial colonization has been highlighted at the stem level, but also vertically within the mulch. The results allowed the development of a numerical retting model simulating the biological degradation of external tissues (BioRETTING) and the evolution of mulch properties during retting (MulchRETTING). Colorimetric and infrared spectroscopy (ATR) analyses are promising for the development of dew retting monitoring indicators.