Biodégradation de films polymères à usage agricole : caractérisation physico-chimique des résidus et identification biomoléculaire des bactéries actives

Biodegradation of agricultural polymer films : chemical characterisation of degradation intermediates and biomolecular identification of polymer film degrading bacteria

• Auteur / Autrice : Sandra Lefaux
• Direction : Gérard Tremblin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biochimie végétales
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Le Mans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Études de cas

Produits chimiques agricoles

Biopolymères

Biodégradation

Polymères

Résumé

L'usage des polymères d'une durée de vie longue pour les applications agricoles pose le problème d'accumulation des déchets solides dans l'environnement. La mise en place de la législation sur les déchets non-ultimes a provoqué ces dernières années un intérêt croissant pour les matériaux polymères biodégradables. Avant de généraliser leur utilisation, il est nécessaire de vérifier leur innocuité pour l'environnement. Dans le cadre d'une étude de la biodégradabilité de matériaux destinés à un usage agricole, un dispositif EXAO basé sur le principe du test de Sturm en condition aérobie a été mis en place. Le dispositif se compose d'une série de bioréacteurs, d'un système de thermorégulation, d'électrovannes et d'un analyseur de CO2 dans l'infrarouge (IRGA). Il permet de suivre en continu l'évolution du dégagement de dioxyde de carbone dû à la respiration bactérienne au cours d'un test de biodégradation. Les cinétiques de biodégradabilité de différents matériaux (constitués principalement de polymères végétaux et de polyesters) ont été ainsi évaluées et comparées. Les bactéries provenant de terres agricoles et dégradant ces matériaux ont été caractérisées par une approche biomoléculaire. Cette étude a d'abord portée sur l'analyse du gène ribosomique 16S puis sur la région intergénique (ISR) 16S-23S. Il a été montré que le polymorphisme de l'ISR 16S-23S est plus discriminant. Il constitue une approche rapide et a permis de caractériser une douzaine de genres bactériens dont certains sont spécifiques du matériau dégradé. Parallèlement, une analyse des résidus de dégradation a été réalisée par microscopie électronique à balayage et par spectroscopies (infrarouge et résonance magnétique nucléaire). Une érosion de surface caractéristique et des modifications physico-chimiques ont été mises en évidence pour chacun des matériaux étudiés. Les résultats obtenus sur un matériau déjà commercialisé, dont la formulation reste confidentielle, sont présentés.

In the environment the use of long-cycle polymers for agricultural purposes faced with a waste accumulation problem. Last decades the recent legislation involved an increased interest for biodegradable polymer materials. Before marketing of these new materials, it required to examine their inocuity for the environmental medium. In a biodegradability study of agricultural materials, an aerobic experimental set-up based on the Sturm test was elaborated. It consisted of bioreactors, thermoregulation system, electrovanes and CO2 infrared analyser (IRGA). It continuously measured bacterial carbon dioxide evolution during biodegradation test. The biodegradability results of different materials (principally make up plant polymers and polyesters) were compared. The agricultural soil bacteria degrading these materials were characterised by biomolecular analysis. In first this study used 16S ribosomal DNA (rDNA) analysis and used 16S-23S intergenic spacer region (ISR) analysis in second part. Results showed that the 16S-23S polymorphism was more efficient to discriminate bacterial sequences than 16S rDNA. This methodology was a rapid tool and allowed to specific bacterial race identification of degraded material. Concurrently to this study, degradation intermediate analysis was carried out with electronic microscopy and spectroscopic measurements (infrared and NMR). Surface erosion and chemical changes were found for all tested polymer materials. Results obtained with market film with confidential composition were exposed.