Généralités sur la dégradation des polymères

Introduction
CHAPITRE I : GÉNÉRALITÉS SUR LA DÉGRADATION DES POLYMÈRES
I. PROCESSUS DE DÉGRADATION
1. Dégradation et terminologie
1.1. Dégradation
1.2. Bio-assimilation
1.3. Biodégradation
2. Mécanismes de dégradation
2.1. Hydrolyse chimique
2.2. Hydrolyse biologique
2.3. Photo-oxydation
2.4. Oxydation biologique
II. LES PARAMÈTRES DE BIODÉGRADATION
1. Les paramètres biologiques
1.1 . Les micro-organismes
1.2. Les enzymes
2. Paramètres physico-chimiques du milieu
2.1. La teneur relative en eau
2.2. La température
2.3. Le pH
3. Structure et propriétés du polymère
3.1. Le taux de cristallinité
3.2. La surface de contact spécifique micro-organismes/substrat
3.3. La composition du polymère
3.4. L’hydrophobie
III. ORIGINE ET CLASSIFICATION DES POLYMÈRES
1. Polymères naturels
2. Polymères synthétiques
3. Polymères composites
Chapitre II : MÉTHODES EXPÉRIMENTALE
1. MATÉRIELS UTILISÉS
1.1. Matériel polymère
1.2. Matériel biologique
1.2.1. Boue résiduaire
1.2.2. Eau usée
2. PREPARATION DES ÉCHANTILLIONS
3. IRRADIATION
3.1. Techniques d’irradiation
3.2. Dispositif d’irradiation
4. TRAITEMENT DU SOL NATURAL
4.1. Traitement du sol par des boues
4.2. Traitement du sol par des eaux usées résiduelles
5. MÉTHODES DE MESURE ET D’ANALYSE
5.1. Spectroscopie IR
5.2. Mesure de la perte de masse (gravimétrie)
CHAPITRE III : ÉTUDE DE LA BIODÉGRADATION DES FILMS DE POLYÉTHYLÈNE BASSE DENSITÉ
I. PHOTO-OXYDATION DES FILMS DE POLYÉTHYLÈNE
BASSE DENSITÉ
II. ETUDE CINÉTIQUE DE LA BIODÉGRADATION DES
FILMS DE POLYÉTHYLÈNE BASSE DENSITÉ PARTIELLEMENT PHOTO-OXYDÉE
1. Influence de la concentration des boues
1.1. Influence de la durée d’irradiation sur la biodégradation
2. Influence de la nature de l’eau
II. INFLUENCE DE LA BIODÉGRADATION SUR LA MASSE
DES FILMS DE POLYÉTHYLÈNE
VI. CARACTÉRISATION DES GROUPES FONCTIONNELS
PAR SPECTROSCOPIE IR-TF
CONCLUSION
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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Traitement du sol par des eaux usées résiduelles

Le sixième essai contient le sol naturel plus les films de polyéthylène photo oxydés par irradiation UV à différents temps (100 h, 140 h, 200 heures) et le film vierge de PEBD enfouis dans le sol auxquels on ajoute une fois l’eau usée.
Tout les boîtes de pétri contenant les échantillons ont été placés à l’étuve à une température de 28 °C. L’addition de l’eau distillée a été effectuée une ou à deux fois par semaine pour maintenir l’humidité du sol constante pendant la phase expérimentale (un an environ) pour remplacer chaque fois la quantité d’eau évaporée, pendant l’incubation.
Après chaque durée d’enfouissement, les films de polyéthylène sont extraits du sol, soigneusement lavés avec de l’eau distillée, séchés, analysés par spectroscopie IR-FT, et pesés à l’aide d’une balance analytique de précison (Sartorius-Talent 210).
La dégradation du matériau est évaluée à la fois par la diminution de la bande d’absorption du groupe carbonyle centrée à 1720 cm -1 et par la perte  de masse des films de PEBD qui indique probablement la transformation du carbone organique des chaînes polymères en dioxyde de carbone.

Méthodes de mesure et d’analyse

Spectroscopie IR

La spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IR-FT) est basée sur l’absorption d’un rayonnement infrarouge par le matériau analysé. Elle permet à travers la détection des vibrations caractéristiques des liaisons chimiques d’effectuer l’identification des fonctions chimiques présentes dans le matériau.
Sous l’action d’une radiation lumineuse (dont l’énergie est liée à sa fréquence), une molécule peut passer d’un état d’énergie E1 vers un état d’énergie supérieure E2. Les radiations infrarouges de fréquences (nombre d’ondes) comprises entre 4000-400 cm -1 sont absorbées par une molécule affectant l’énergie de vibration des liaisons de ces molécules. Toutes les vibrations ne donnent pas lieu à une absorption, cela va dépendre aussi de la géométrie de la molécule et en particulier de sa symétrie. Pour une géométrie donnée on peut déterminer les modes de vibration actifs en infrarouge grâce à la théorie des groupes. La position de ces bandes d’absorption va dépendre, en particulier, de la différence d’électro–négativité des atomes et de leur masse. Par conséquent, à un matériau de composition chimique et de structure donnée va correspondre un ensemble de bandes d’absorption caractéristiques permettant d’identifier le matériau :
Qualitativement : Les longueurs d’onde que l’échantillon absorbe, sont caractéristiques des groupes chimiques présents dans le matériau analysé.
Des tables permettant d’attribuer les absorptions aux différents groupes chimiques présents.
Quantitativement : L’intensité de l’absorption, à la longueur d’onde caractéristique, est reliée à la concentration du groupe chimique responsable de l’absorption par la relation de Beer. Lambert [51].

Étude cinétique de la biodégradation des films de polyéthylène basse densité partiellement photo-oxydée

L’objectif principal de notre travail est d’étudier l’effet de la photo-oxydation de la surface des films de polyéthylène (PEBD) sur la biodégradation par les micro-organismes.
L’avancement de la biodégradation des films de polyéthylène durant les expériences d’enfouissement dans le sol naturel a été contrôlé en utilisant la spectroscopie IR. L’évolution de la bande d’absorption de la fonction carbonyle du groupe ester situé à 1720 cm -1 et celle du groupe éther à 1080 cm -1 ont été utilisées pour suivre le processus de  biodégradation. Les micro-organismes ajoutés au sol sont apportés par les boues et les eaux usées de la station d’épuration de la ville de Batna.

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