Faisabilité de la contamination de neurotoxiques organophosphorés persistants sur matériels sensibles par biocatalyse solide-gaz

Practicability of the decontamination of persistant organophosphorus nerve agents on sensitive equipments by solid-gas biocatalysis

• Auteur / Autrice : Benjamin Poirot
• Direction : Sylvain Lamare
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie enzymatique. Bioconversions. Microbiologie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : La Rochelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bioréacteurs

Interfaces gaz-solide

Phosphore -- Composés organiques

Décontamination

Agents neurotoxiques

Résumé

L’autovaporisation en réacteur solide gaz, d’un simulant de neurotoxqiue organophosphoré persistant VX (laurate de butyle) à été étudié par plan d'expériences. Les paramètres opératoires les plus significatifs ont été identifiés et sont la température, dont l’effet est le plus important, suivi de la pression et du débit de gaz vecteur. Le modèle a aussi révélé une interaction température/pression et un effet quadratique de la température. L’autovaporisation du VX en réacteur solide/gaz semble donc possible compte tenu des contraintes thermiques (T<70°C), techniques (taux de contamination de <10g/m2) et dans un délai de moins d’une heure. L’étude des interactions mises en jeu entre un simulant du VX et les supports testés (verre et peinture) par chromatofraphie gazeuse inverse a permis de mettre en évidence le caractère amphiphile du VX. Dans les conditions réactionnelles étudiées, C. Glutamicum et les phosphotriestérases commerciales immobilisées DEFENZ™ 120G (OpAA) et DEFENZ™ 130G (OPH) n’ont pas montré d’activité catalytique en milieu liquide ou solide/gaz sur un simulant de neurotoxique organophosphoré : le diisopropyl-ethoxycarbonylmethyl phosphonate d'ethyle (DPE). Enfin, un modèle utilisant le simulant DPE et le NOVOZYME 435 (lipase B de Candida antartica immobilisé sur support) a montré l’existence en réacteur solide/gaz d’interactions spécifiques fortes entre le simulant et le support du NOVOZYME 435. La caractérisation de ces interactions pourrait ainsi permettre en fonction des mécanismes impliqués de définir un système de piégeage efficace des neurotoxiques organophosphorés.

Autovaporization of lauric acid butyl ester (BL) was studied by experimental design in solid/gas bioreactor. BL was chosen as a surrogate of the VX molecule which is a persistent organophosphorus nerve agent. Studies revealed that the most significant operational parameters were the temperature, which is the most important parameter, followed by the absolute pressure of the system and the vector gas output flowrate, used as carrier gas. The model revealed an interaction between temperature and pressure and a quadratic effect of the temperature. Thus, the autovaporization of the VX appears possible in solid/gas bioreactor according to the thermal limit (T< 70°C), the technical limit (rate of contamination of <10g/m2) in only one hour. The study of interactions between of VX and supports (glass and painting) by reverse gas chromatography has revealed the amphiphilic character of the VX. Under reaction conditions tested, C. Glutamicum and immobilized commercial phosphotriesterases DEFENZ™ 120G (OpAA) and DEFENZ™ 130G (OPH) did not exhibit any catalytic activity on the organophosphorus surrogate diisopropyl-ethoxycarbonylmethyl phosphonate ethyl (DPE) either in liquid medium or in solid/gas bioreactor. Lastly, a model which uses the surrogate DPE and the NOVOZYME 435 (lipase B of Candida antartica immobilized onto support) has shown the existence in solid/gas bioreactor of strong specific interactions between the surrogate and the support of the NOVOZYME 435. Thus, the characterization of these interactions might define an effective system for trapping organophosphorus neurotoxic.