Etude de la biodégradabilité des bioplastiques en compostage

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Le stage s'effectuera dans l’équipe PANDOR de l’UR OPAALE en collaboration avec les équipes SAFIR (respirométrie) et IRMFood (RMN) de la même unité et l’Université de Rennes pour les analyses de FT-IR, TGA et SEM.

Environnement de travail, missions et activités

La biodégradation des matériaux plastiques est influencée par un certain nombre de facteurs principalement liés à la structure et aux propriétés des polymères qui les constituent : le caractère hydrophile (ou hydrophobe) du matériau, sa porosité (qui peut déterminer la diffusion des enzymes au coeur du polymère), sa cristallinité ou encore la présence de liaisons facilement hydrolysables telles que les liaisons ester.
L’évaluation de la biodégradabilité des plastiques est encadrée par de nombreuses normes, qui dépendent notamment du secteur de traitement des déchets (compostage industriel, compostage domestique, méthanisation) ou de l’environnement naturel considéré (sol, eau douce et eau de mer). Pour le compostage domestique, une seule norme (NF T51-800) est utilisée, basée sur des tests de biodégradabilité dédiées au compostage industriel (NF EN ISO 14855-1 et -2). Ils mesurent le CO2 libéré par la dégradation de la matière plastique sous forme de pièces de 2 x 2 cm, à 25 °C pendant 12 mois dans des conditions aérobiques (ADEME, 2020). Cependant, les méthodes respirométriques peuvent être difficiles à être appliquées sur des processus réels en raison de leur activité endogène élevée. Des analyses quantitatives complémentaires du matériau plastique (perte de poids moléculaire) ou des méthodologies dites qualitatives, telles que la microscopie électronique à balayage (SEM), l’observation visuelle et la spectroscopie, sont donc utiles pour corroborer la biodégradation des plastiques (voir les références dans Bher et al., 2022).
L’objectif du projet PlastiChem est d’évaluer l’aptitude de la RMN à suivre la biodégradation d’un matériau plastique dans les conditions les plus proches de celles observées dans un sol ou un compost. Au-delà de l’évaluation de plusieurs méthodes de RMN par un post-doctorant, le stage sera axé sur la mise en place et le suivi de réacteurs de digestion aérobie (compostage) à température ambiante et présentant l’avantage d’utiliser une grande quantité de biodéchets et de macroplastiques (2 x 2 cm2) nécessaires pour les analyses de RMN. Nous nous intéresserons à trois types de plastiques utilisés comme films de paillage en agriculture : deux plastiques biodégradables, un mélange PBAT-amidon et le PLA, et un plastique non biodégradable encore largement utilisé dans ce domaine, le PE. Chaque plastique sera étudié à l’état vierge et vieilli aux UV.

Les méthodes déployées par le/la stagiaire seront 1) la respirométrie qui permet, en condition aérobie, d’évaluer conjointement la consommation d’O2 et dégagement de CO2 par les microorganismes pendant la dégradation du matériau plastique 2) d’autres méthodes classiques comme la perte de masse, la chromatographie d’exclusion stérique (SEC), la FT-IR, la microscopie électronique à balayage (SEM) et la thermogravimétrie (TGA).

Références :
ADEME, 2020 : https://librairie.ademe.fr/produire-autrement/303-revue-des-normes-sur-la-biodegradabilite-des-plastiques.html
Bher et al. 2022, International Journal of Molecular Sciences, 12165, https://doi.org/10.3390/ijms232012165

Formations et compétences recherchées

Compétences en génie chimique et/ou en procédés pour l’environnement et/ou en chimie analytique 

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

• jours de congé
• restauration collective tarif étudiant
• prise en charge partielle des frais de transport en commun domicile/lieu de travail (dans la même ville).
   

Modalités pour postuler

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