Biodégradabilité des polymères

Nos travaux s’inscrivent dans le contexte général de la pollution environnementale générée par les plastiques en considérant aussi bien la pollution des écosystèmes terrestres, des eaux continentales ou du milieu marin. L’objectif est de déterminer le devenir ultime des plastiques en considérant leurs interactions avec le milieu. Il s’agit d’évaluer l’impact des conditions environnementales sur la fragmentation des débris et d’identifier les processus métaboliques mis en jeu lors de leur biodégradation.

Cette recherche repose sur la maîtrise de 3 facteurs clés : la caractérisation de l’évolution des propriétés des matériaux, la mesure de l’impact des contraintes environnementales, l’évaluation de la biodégradabilité. Elle nécessite une approche multidisciplinaire alliant des expertises dans les domaines de la chimie des matériaux, la chimie analytique, la microbiologie, la biologie moléculaire, la métabolomique.

Caractérisation et comportement des micro et nano plastiques dans l’environnement

Notre approche vise à comprendre et décrire les étapes ultimes de la fragmentation des polymères dans l’environnement. L’objectif est de développer des outils analytiques (spectroscopie RMN, FTIR, spectrométrie de masse) permettant de caractériser et quantifier, à l’échelle micro et nanométrique, les particules et molécules libérées lors du vieillissement et de l’altération des polymères. L’utilisation de ces outils permet de suivre, comme un substrat, l’évolution des composés plastiques en présence de microorganismes.

Caractérisation des oligomères de polyéthylène par spectrométrie de masse et spectroscopie RMN

Références

  • Eyheraguibel, B., Leremboure, M., Traikia, M., Sancelme, M., Bonhomme, S., Fromageot, D., Lemaire, J., Lacoste, J., Delort, A.M., 2018. Environmental scenarii for the degradation of oxo-polymers. Chemosphere. doi:10.1016/j.chemosphere.2018.01.153
  • Eyheraguibel, B., Traikia, M., Fontanella, S., Sancelme, M., Bonhomme, S., Fromageot, D., Lemaire, J., Lauranson, G., Lacoste, J., Delort, A.M., 2017. Characterization of oxidized oligomers from polyethylene films by mass spectrometry and NMR spectroscopy before and after biodegradation by a Rhodococcus rhodochrous strain. Chemosphere 184, 366–374. doi:10.1016/j.chemosphere.2017.05.137

Biodégradabilité des polymères

L’objectif est d’isoler et d’identifier des microorganismes capables de dégrader les polymères synthétiques et de mesurer l’impacts des facteurs biotiques et abiotiques sur la transformation et la biodégradation de ces matériaux. Les processus de biodégradation sont évalués par des méthodologies originales basés sur la mesure de la disparition du substrat (RMN, LC/MS) et du métabolisme énergétique microbien (mesure d’ATP) ou la détermination des voies métaboliques impliquées par une approche de métabolomique. La caractérisation des souches microbiennes permet également de déterminer leur capacité à produire des composés extracellulaires (enzymes ; biosurfactants) facilitants la colonisation et la biodégradation des polymères.

Références

  • Bonhomme, S., Cuer, A., Delort, A.-M., Lemaire, J., Sancelme, M., Scott, G., 2003. Environmental biodegradation of polyethylene. Polym. Degrad. Stab. 81, 441–452. doi:10.1016/S0141-3910(03)00129-0
  • Fontanella, S., Bonhomme, S., Koutny, M., Husarova, L., Brusson, J.-M., Courdavault, J.-P., Pitteri, S., Samuel, G., Pichon, G., Lemaire, J., Delort, A.-M., 2010. Comparison of the biodegradability of various polyethylene films containing pro-oxidant additives. Polym. Degrad. Stab. 95, 1011–1021. doi:10.1016/j.polymdegradstab.2010.03.009

Participation à des missions Scientifiques

TARA-Microplastique 2019

Omniprésence des microplastiques dans les fleuves européens

Sur une période de 6 mois, de mai à novembre 2019, la goélette scientifique Tara a parcouru les quatre façades maritimes européennes et prélevé des échantillons dans neuf des principaux fleuves d’Europe. Il s’agit de la première mission dédiée à la pollution plastique des fleuves réalisée à l’échelle européenne. L’équipe Biometa de l’Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (ICCF) a participé à la mission microplastiques qui a pris fin le 23 novembre à Lorient. L’équipe a participé à l’échantillonnage et développera sur les échantillons collectés des approches métabolomiques pour étudier les interactions plastiques / microorganismes et comprendre les impacts des microplastiques sur la biodiversité. La présence de polluants organiques sur les microplastiques sera mesurée à l’ICCF et leur toxicité sera évaluée par un laboratoire partenaire.
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Expédition 7ième continent

Pollution du cycle de l’eau par les nano et microparticules plastiques

La dernière mission scientifique de l’Expédition 7ième Continent s’est déroulé de Septembre à Octobre 2019. Pendant un mois, les scientifiques ont mesuré la présence de plastiques à différentes profondeurs dans la colonne d’eau et dans l’air au-dessus de la surface de la mer, afin de mieux appréhender leurs conditions de transport dans les milieux naturels. L’équipe Biometa et la société Calnesis ont développé, spécifiquement pour cette mission des échantillonneurs atmosphériques haut débit destinés à explorer la contamination de l’air par les plastiques. La caractérisation et l’identification des particules micro et nano plastiques sera réalisés en collaboration avec des laboratoires partenaires. L’équipe Biometa analysera les échantillons par spectrométrie de masse haute résolution. La biodiversité présente au sein des différents échantillons (surface des plastiques, eau , atmosphere) sera également étudiée.
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Presse