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Sommaire: Etude de la dégradation fongique des polymères, cinétique de dégradation des polymères et caractérisation des sous-produits de dégradation
Liste des abréviations
Introduction Générale
Chapitre 1 : Synthèse bibliographique
Introduction
I. La dégradation des polymères biodégradables ou dits « biodégradables »
I.1 Polymères biodégradables ou dits « biodégradables »
I.1.1 Les polymères biodégradables
I.1.2 Les polymères dits « biodégradables »
I.2 Acteurs et facteurs de la biodégradation
I.2.1 Physico-chimie du milieu de dégradation et biodégradation
I.2.2 Microbiologie du milieu de biodégradation
I.2.3 Influence de la nature des polymères sur la dégradation
I.3 Mécanismes de dégradation des polymères
I.3.1 Hydrolyse chimique
I.3.2 Photo-dégradation
I.3.3 Oxydation biologique
I.3.4 Hydrolyse biologique
II. Evaluation de la biodégradabilité des polymères
II.1 Grandeurs permettant une évaluation de la biodégradation
II.2 Tests de biodégradation et d’écotoxicité
II.3 Normes de biodégradation et d’écotoxicité
III. Dégradation biologique du PLLA et du PBAT
III.1 Par des champignons ou bactéries
III.2 Par des enzymes
Conclusion de la synthèse bibliographique
Références bibliographiques du chapitre 1
Chapitre 2 : Stratégie du travail, matériels et méthodes
I. Stratégie du travail
II. Matériels
II.1 Les polymères
II.1.1 Le poly(l-lactide) (PLLA)
II.1.2 Le poly(butylène adipate téréphtalate) (PBAT)
II.1.3 Préparation des échantillons polymères
II.2 Les micro-organismes
II.2.1 Les champignons
II.2.2 Les bactéries
III. Méthodesn
III.1 Caractérisation des polymères avant et après dégradation
III.1.1 Analyse élémentaire avant dégradation
III.1.2 Analyses chimiques et physico-chimiques
III.2 Cinétiques de biodégradation du PLLA et du PBAT
III.2.1 Les méthodes d’envahissement microbien
III.2.2 Méthode basée sur la mesure de la croissance cellulaire
III.2.3 Dosages enzymatiques
III.2.4 Tests respirométriques
III.3 Caractérisation des produits de dégradation et étude écotoxicologique
III.3.1 Extraction par lavage du compost
III.3.2 Caractérisation des produits de dégradation
III.3.3 Ecotoxicité sur l’environnement
Références bibliographiques du chapitre 2
Chapitre 3 : Dégradation fongique du PLLA et du PBAT
Introduction
I. Dégradation purement fongique du PLLA et du PBAT
I.1 L’envahissement fongique en boîte de pétri
I.1.1 Les essais de croissance
I.1.2 L’effet fongistatique
I.2 Croissance fongique en milieu liquide
I.2.1 Croissance cellulaire en milieu liquide à 30°C
I.2.2 Croissance cellulaire en milieu liquide à 58°C
I.3 Tests réspirométriques
I.3.1 Analyse élémentaire des polymères avant dégradation
I.3.2 En sol stérilisé puis ensemencé
I.3.3 En compost stérilisé puis ensemencé
II. Evolution des propriétés physico-chimiques des polymères
II.1 Analyses physico-chimiques des polymères avant dégradation
II.2 Suivi des caractéristiques physico-chimiques après dégradation fongique
II.2.1 Caractérisation par CES
II.2.2 Caractérisation par DSC
II.2.3 Caractérisation par IR
III. Caractérisation des produits de dégradation fongique
III.1 Analyse des polymères non dégradés par RMN 1H
III.2 Caractérisation des produits de dégradation
III.2.1 Caractérisation par RMN 1H
III.2.2 Caractérisation par spectrométrie de masse Maldi-tof
III.2.3 Ecotoxicologie de la biodégradation
Conclusion du chapitre 3
Références bibliographiques du chapitre 3
Chapitre 4 : Relation entre le polymère et l’enzyme fongique
Introduction
I. Choix des enzymes et protocole de dosages enzymatiques
I.1 Enzymes sélectionnées pour être dosées
II. Structure du polymère et sécrétion enzymatique spécifique
II.1 Taux de sécrétion de la manganèse peroxydase
II.2 Taux de sécrétion de la laccase
II.3 Taux de sécrétion de la protéinase
Conclusion du chapitre 4
Références bibliographiques du chapitre 4
Conclusions Générales
Annexes
Extrait du mémoire étude de la dégradation fongique des polymères, cinétique de dégradation des polymères et caractérisation des sous-produits de dégradation
Chapitre 1 : Synthèse bibliographique
Introduction
Les polymères et plus spécifiquement les matériaux plastiques se sont largement imposés dans de nombreux secteurs tels que l’automobile, l’agriculture ou encore l’emballage où ils assurent un rôle de protection et de conservation favorisant une meilleure qualité de vie. Leurs applications étant cependant majoritairement éphémères (pour les emballages notamment), ces plastiques se sont rapidement avérés être une source de pollution considérable tant au niveau visuel que de la préservation de nos milieux naturels, cela d’autant plus que leur production mondiale annuelle est en constante progression (258 millions de tonnes prévue en 2010). Cette problématique a engendré une prise de conscience quant à la nécessité de mettre en place des matériaux plastiques plus respectueux de l’environnement -composés de matières premières renouvelables et à courte durée de vie-, les polymères biodégradables.
La production mondiale des polymères biodégradables est en croissance depuis 1990, passant de l’échelle pilote à l’échelle industrielle. Ainsi, la capacité de production a été multipliée par 500 entre 1990 et 2005 : 500 tonnes en 1990 et 250 000 tonnes en 2005 (figure 1). Ces tonnages restent cependant très faibles au regard des quantités de plastiques traditionnels produites annuellement (57 000 kT en 2010 et 80 000 kT en 2020), mais de récentes études ont annoncé que la capacité globale de production des polymères biodégradables devrait atteindre 1 à 2 millions de tonnes en 2010 et 3 à 5 millions tonnes en 2020.
Au vu des chiffres énoncés ci-dessus, il est évident que ces plastiques biodégradables ne pourront à court et moyen terme remplacer l’ensemble des polyoléfines utilisées dans notre quotidien ; mais une utilisation croissante permettrait toutefois de réduire la consommation et l’impact environnemental des polymères d’origine pétrochimique tout en rendant les producteurs et transformateurs de plastiques moins dépendants du prix des résines. C’est pour cette raison qu’il est aujourd’hui primordial de s’assurer de l’innocuité de ces nouveaux matériaux et notamment du respect des critères de biodégradabilité et d’écotoxicité.
Cette synthèse bibliographique s’inscrit dans ce contexte et a pour objectif de présenter :
1) les différents types de dégradation de polymères biodégradables ou dits « biodégradables », les acteurs et facteurs d’influence ainsi que les mécanismes physico-chimiques.
2) les différents tests permettant d’évaluer la biodégradabilité d’un matériau plastique.
3) la dégradation biologique de deux matériaux existants, le PLLA et le PBAT.
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