Biodégradation de matériaux polymères à usage agricole : Etude et mise au point d'une nouvelle méthode de test, analyse des produits de dégradation et impact environnemental - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2002

Biodegradation of polymeric material for agricultural use: study and development of a new test method, analysis of degradation products and environmental impact

Biodégradation de matériaux polymères à usage agricole : Etude et mise au point d'une nouvelle méthode de test, analyse des produits de dégradation et impact environnemental

Résumé

The issues associated with solid waste continuous increase, impacting the environment as well as regulations about non-ultimate waste created a real interest in biodegradable polymer materials. Before using intensively these materials, it is necessary to check that they are harmless to the environment. To achieve this objective, analyses on by-products and residues resulting from biodegradation were performed. A thorough study on agricultural plastic films was conducted. First, a biodegradation test on soil medium under aerobic conditions was developed using an inert medium called pouzzolane. The biodegradation rate was evaluated based on the calculated carbon dioxide rate. This test was automated using many duplicates to confirm the results. Biodegradation of these three materials (mainly starch and polyester) was measured on soil medium using the most well known tests (Sturm test, in situ soil test, composting simulation test using vermiculite). Then, we set up a rapid quantitative extraction method based on ultrasounds, using N-Methylpyrrolidone. We studied material biodegradation under various conditions (soil medium, compost medium and in situ medium) using gel permeation chromatography, RMN and IR spectroscopy , differential scanning calorimetry, scanning electronic microscopy. In the meantime, terrestrial and aquatic ecotoxicity tests were performed to show a potential toxic effect. Agronomic tests on cantaloupe cultures were conducted to assess the effectiveness of biodegradable films for agricultural purpose uses.
Les problèmes d'accumulation des déchets solides dans l'environnement et la mise en place de législations sur les déchets non-ultimes ont provoqué ces dernières années un intérêt croissant pour les matériaux polymères biodégradables. Avant de généraliser leur utilisation, il est nécessaire de vérifier leur innocuité sur l'écosystème. Pour cela, une analyse des produits et résidus de dégradation est indispensable. Dans le cadre d'une étude sur les films plastiques à usage agricole, nous avons développé les points suivants : nous avons étudié et mis au point un nouveau test de biodégradation en simulation de sol, sur support inerte, la pouzzolane, en conditions aérobie. Le taux de biodégradabilité est évalué par le taux de carbone converti en CO2. Ce test a été automatisé pour une meilleure reproductibilité des résultats. La biodégradabilité de trois matériaux (constitués majoritairement d'amidon et de polyesters) a alors été évaluée en simulation de sol et par différents tests plus classiques (test de Sturm, enfouissement en sol in situ, test en conditions de compost sur vermiculite). Puis, nous avons mis au point une méthode d'extraction quantitative et rapide par ultrasons, en présence de N-méthylpyrrolidone. L'utilisation de la chromatographie par perméation de gel, de la spectroscopie IR et RMN, de l'analyse enthalpique différentielle et de la microscopie électronique à balayage, sur les produits extraits nous a permis d'étudier le comportement de ces matériaux vis-à-vis de la dégradation dans différentes conditions : simulation de sol et de compost et enfouissement in situ. Parallèlement, des tests d'écotoxicité terrestre et aquatique ont été menés afin de mettre en évidence un éventuel effet toxique. Des tests agronomiques sur culture de melons complètent cette étude et vérifient l'applicabilité des films biodégradables dans l'agriculture.

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S. Grima. Biodégradation de matériaux polymères à usage agricole : Etude et mise au point d'une nouvelle méthode de test, analyse des produits de dégradation et impact environnemental. Sciences de l'environnement. Doctorat, spécialité Sciences des Agroressources, Institut National Polytechnique, Toulouse, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02581368⟩
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