Étudiante au doctorat, Victoria Amelia ANGHEL

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Jeanne Larrivée
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1 RÉSUMÉ de la these Recherches pour établir l'efficacité des engrais minéraux à libération prolongée, encapsulés dans des structures polymères obtenues à partir de déchets de PET, sur la conservation des propriétés de fertilité des sols Étudiante au doctorat, Victoria Amelia ANGHEL Mots clés : pellicule copolyestère, déchets de PET, libération prolongée des engrais minéraux, fertilité des sols L'objectif principal des recherches effectuées a été d'obtenir et de tester, sur quelques plantes de culture, des engrais minéraux à libération prolongée des substances actives, recouverts de pellicules copolyestères obtenues de déchets de poly-téréphtalate d'éthylène (PET) par l'ajout d'acides dicarboxyliques et/ou d autres polyols comme sites de (bio)dégradation. Les principaux objectifs des études menées et les avantages de la mise en œuvre des résultats obtenus sont les suivants : L'utilisation, comme matière première dans la synthèse de copolyestères biodégradables, des déchets de PET, qui actuellement s'accumulent en grandes quantités et sont très résistants aux facteurs atmosphériques et biologiques (environ ans) ; L obtention de matériaux de couverture biodégradables, avec un impact positif sur l'environnement ; La possibilité d'utiliser ces matériaux de couverture pour réaliser des engrais granulaire à libération prolongée des éléments nutritifs ; L augmentation de l'efficacité des engrais minéraux car la pellicule copolyestère libère progressivement les éléments nutritifs, l action de ceux-ci se manifestant pendant une période plus longue. La thèse de doctorat a deux parties, une partie dédiée à la documentation scientifique pour justifier l intérêt du sujet étudié et l autre consacrée à la contribution originale aux résultats obtenus. 1

2 La première Partie Étude bibliographique est structurée en deux chapitres qui présentent l'état actuel sur le plan national et international des recherches relatives aux engrais en général, et aux engrais à libération prolongée (slow release) en particulier, ainsi que des études sur la gestion des déchets de PET. Le Ier Chapitre est intitulé Le sol, conteneur des processus chimiques et biochimiques générateurs de fertilité et décrit les principales propriétés physiques, chimiques et biologiques des sols. Dans le IIème Chapitre, La classification des engrais minéraux, sont montrés et classés les engrais minéraux complexes. Le 2ème sous-chapitre présente des recherches récentes relatives à libération contrôlée des engrais, aussi bien que des problèmes écologiques actuels provoqués les déchets de PET. La deuxième Partie Contributions originales à la recherche est structurée en quatre chapitres qui montrent l endroit et la période des études et des recherches, les matériels et les méthodes utilisées, et qui concluent avec les résultats obtenus, accompagnés des discussions et des conclusions. Dans le IIIème Chapitre - Les expériences en laboratoire et dans la Maison de végétation sont présentées les expériences réalisées pendent la période en laboratoire et dans la Maison de la Végétation de l'institut National de Recherche et Développement en Pédologie, Agrochimie et Environnement (ICPA - Bucarest). Le IVème Chapitre est intitulé L évaluation dans le laboratoire de la biodégradabilité de trois structures copolyestère. Pour l évaluation dans le laboratoire de la biodégradabilité, des bandes découpées de films polymères FP, B7 et B8 ont été mises sur la surface d'un milieu de culture minéral solide dans des boîtes de Pétri avec un diamètre de 10 cm, sur lesquelles a été dispersé un inoculum obtenu d un luvic phaeozem. Une dilution 10-3 a été utilisée pour dispersion sur la surface des milieux de culture couverte des films polymères. Les boîtes de Pétri ont été incubées à 27 C. Après 5 jours d'incubation, puis de sept en sept jours, les surfaces des milieux de culture et des films polymères testés ont été inspectées à l échelle macroscopique. Les colonies développées sur la surface des milieux de culture ont été caractérisées du point de vue morphologique (aspects culturels des colonies: couleur, taille, hauteur, aspect, surface, pour établir les groupes taxonomiques. 2

3 À la suite de l évaluation de la biodégradabilité des trois pellicules copolyestères, on a pu faire les observations suivantes : À la surface du milieu de culture sur lequel ont été mises les trois structures copolyestères se sont développées des eubactéries des genres Pseudomonas, Arthrobacter et Bacillus, ainsi que des actinomycètes des genres Actinomyces et Streptomyces, la plus grande diversité bactérienne étant observée dans le cas de la structure FP, suivie par B8 et B7. La communauté fongique la plus diversifiée, représentée par onze espèces, a été observée également dans le cas de la pellicule copolyestère FP. Pour toutes les trois pellicules copolyestères, on a pu constater le développement sur le milieu de culture d espèces fongiques appartenant aux genres réputés pour leur capacité de libérer dans l'environnement des enzymes puissantes pour la dégradation de la cellulose, de l hémicellulose et de la lignine : Aspergillus, Chaetomium, Gliocladium et Trichoderma. Après 75 jours d incubation, la structure polymère B8 a été complètement biodégradée, la structure polymère FP a été dégradée en majorité, sur la surface du milieu restant de fins débris, et enfin, la structure polymère B7, quoique fortement affectée, est restée partiellement non dégradée. Les trois pellicules copolyestères testées sont susceptibles à la biodégradation dans l ordre suivante: B8 > FP > B7. Le Vème Chapitre est intitulé L évaluation dans la Maison de Végétation de l utilisation des engrais granulaires couverts avec des pellicules copolyestères. Trois variantes de structures copolyestères ont été sélectionnées, codifiées CP I, CP II et CP III, pour tester des engrais encapsulés qui ont été introduits dans le sol (en fait, matériau de sol détaché de la couche arable d un eutric fluvisol), pour l'étude de la dynamique de la dégradation des pellicules, ainsi que pour l'étude de la libération des éléments nutritifs. À des intervalles de 7 jours pendant 42 jours, des échantillons de sol ont été prélevés et analysés pour la réaction chimique (ph), les teneurs en azote total, en phosphore mobile (extractible en acétate lactate d ammonium), en potassium mobile (extractible en acétate lactate d ammonium) et en nitrates, pour évaluer comment les éléments minéraux sont libérés par les trois types d'engrais granulaires recouverts de pellicules copolyestères. Après les tests, on a pu faire les observations suivantes: 3

4 Chacune des trois pellicules copolyestères a eu une dynamique propre de dégradation, caractérisée par des moments différents pour la libération des éléments minéraux. La vitesse de libération des éléments minéraux des engrais encapsulés dépend de la biodégradabilité de la pellicule copolyestère; cette vitesse diminue dans l'ordre: CP III > CP II > CP I Selon l intérêt agronomique, la période de végétation et la physiologie de la plante de culture, on peut choisir des engrais minéraux encapsulés dans une ou l'autre des structures copolyestères testées. Le VIème Chapitre s intitule L évaluation de la cinétique de libération des éléments nutritifs des engrais minéraux complexes couverts ou non couverts avec des pellicules copolyestères Afin de mettre en évidence les différences de comportement dans le sol des engrais minéraux complexes (N 15 P 15 K 15 ) couverts avec des pellicules copolyestères, dans le sens d une libération des éléments nutritifs pendant une période de temps prolongée en comparaison avec les engrais minéraux complexes (N 15 P 15 K 15 ) ordinaires, une expérience a été menée dans la Maison de végétation. Dans cette expérience on a utilisé des matériaux de sol détachés des deux sols contrastés en ce qui concerne les propriétés physico-chimiques, en particulier la teneur en argile, Luvic Chernozem et Fluvisol. En plus, on a testé pour chaque type de sol les effets agronomiques sur deux plantes de culture, le maïs et le tournesol. Les échantillons de sol ont été prélevés en plusieurs périodes de végétation (levée, maturation) afin d analyser le ph et les teneurs en carbone organique, azote total, phosphore mobile (extractible) et potassium mobile (extractible). Les principales conclusions résultant des traitements des données obtenues dans l expérience sont les suivantes : Les évolutions de la teneur en azote total et en phosphore mobile (extractible) pendant les deux années de l expérience ont clairement démontré la capacité de libération prolongée de l azote et du phosphore à partir de la structure des engrais minéraux encapsulés dans des structures polymères obtenues à partir de déchets de PET. Les plantes testées se sont développées dans une mesure au moins aussi bonne que dans la variante classique de fertilisation. 4

5 Les effets générés par l'utilisation des engrais minéraux complexes recouverts de pellicule copolyestère dans la formule proposée ont été bénéfiques pour alimenter le sol avec des éléments nutritifs sur une période de temps plus longue afin d être accessibles aux plantes. Enfin et surtout, l'utilisation d'engrais minéraux complexes recouverts de pellicules copolyestères dans la formule proposée n'a pas généré de toxicité sur les microorganismes du sol, en conservant ainsi les circuits biogéochimiques créateurs de fertilité dans le sol. En guise de conclusion générale, nous pouvons dire que la transformation chimique du poly-téréphtalate d'éthylène (PET) dans les structures copolyestères utilisées comme pellicules pour la couverture/encapsulation des engrais minéraux complexes (NPK) constitue une méthode bénéfique de recyclage complet de l'un des déchets les plus problématiques et encombrants de nos jours. 5

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