Concept d'empreintes chimiques appliqué à la gestion du risque chimique des matériaux, gisements recyclés et emballages alimentaires

Résumé

L'économie circulaire remet en cause la possibilité de gérer collectivement les risques sanitaires des nouveaux matériaux et applications des emballages par les acteurs de la filière agroalimentaire. La contamination indirecte des aliments par les emballages est gérée par des concepts ambigus de substances intentionnellement ou non-intentionnellement ajoutées, qui disparaissent quand les gisements sont mélangés ou vieillis. Les travaux visent à mesurer la complexité des mélanges de contaminants pour construire une empreinte de la contamination, d'un gisement de matériaux thermoplastiques ou cellulosiques. Afin de permettre une application en routine à l'échelle des acteurs de la filière (ex. mesure toutes les 20 tonnes, ou tous les semaines), l'information chimique est quantifiée en chromatographie en phase gaz couplée à la spectrométrie de masse basse résolution. Elle est enregistrée sous forme alphanumérique par une transformée en ondelettes qui code la variation du signal transformé, sa largeur et son intensité. Une substance ou un gisement peuvent être identifié par une séquence pré-enregistrée dans une base de données. Une classification hiérarchique basée sur des critères complémentaires de distance d'édition et de concept d'information mutuelle permet l'évaluation du potentiel de la méthode pour tracer des gisements ou reconnaître des défauts sur ligne de production. Une application inverse permet de reconstruire un signal de chromatographie filtré pour être interprété avec les outils classiques de chimiométrie. Les résultats sont disponibles sous la forme d'un projet open source.

mots clés

Titre traduit

Concept of chemical fingerprints applied to chemical risk management of materials, recycled deposits and food packaging
Résumé

The circular economy questions the possibility of collectively managing health risks caused by packaging new materials and applications by the actors of the food industry. The indirect contamination of food by packaging is managed through the ambiguous concepts of intentionally and non-intentionally added substances, fading when deposits are blended or aged. The work aims at measuring the complexity of contaminants mixtures to build a fingerprint of the contamination, thermoplastic or cellulosic deposits. Chemical information is quantified with gas chromatography coupled with low-resolution mass spectrometry to enable a routine application at the scale of each actor in the sector (ex. analysis every 20 t or each week). It is then registered as an alphanumerical chain by wavelet transform, encoding variations, widths, and intensities of the transformed signal. A preregistered sequence in a database could be used to identify a substance or a deposit. A hierarchical classification based on complementary edit distances and mutual information between samples enables the evaluation of the method's potential to trace deposits and pinpoint defaults on a manufacturing line. A reverse application allows the rebuilding of filtered chromatographic data for interpretation with classical chemometrics tools. All results are available as an open-source project.