Soutenance de thèse - Ludovic DULAC

Soutenance de thèse - Ludovic DulacLudovic Dulac, en vue de l’obtention du grade de Docteur en Sciences pour l'Ingénieur, spécialité « Génie des Matériaux », présentera ses travaux intitulés : " De la macro à la microéchelle : étude de la dégradation des polyhydroxyalcanoates dans les sols. " le 4 novembre à Lorient

Résumé

De la macro à la microéchelle : étude de la dégradation des polyhydroxyalcanoates dans les sol.

La dégradation des polymères biodégradables ne peut être appréciée uniquement à partir de leur minéralisation finale. En sol, elle comprend des étapes intermédiaires peu décrites, de l’altération du matériau à la formation de particules. Cette thèse analyse ce continuum pour les polyhydroxyalcanoates (PHA) et relie leurs propriétés aux cinétiques de dégradation et au devenir des microplastiques générés.

L’étude bibliographique a révélé des résultats contradictoires sur l’influence de paramètres intrinsèques tels que la cristallinité, la masse molaire ou l’état de surface. Afin de mieux dissocier leurs effets respectifs, des protocoles ont été développés sur le P(3HB-co-4HB) pour modifier ces propriétés de manière ciblée. Les PHA à chaîne moyenne étant peu étudiés en sol, la dégradation du poly(3-hydroxyoctanoate) et du poly(3-hydroxynonanoate) a aussi été caractérisée. Elle s’est révélée plus lente que celle des PHA à chaîne courte et principalement gouvernée par une érosion de surface.

L’étude du passage du matériau macroscopique aux microplastiques nécessitait des méthodes adaptées à leur détection dans le sol. Face aux limites des approches existantes, une double coloration réduisant les interférences de la matière organique a été développée. Associée à deux dispositifs d’imagerie, elle a permis de quantifier les particules et d’en caractériser la taille, la morphologie et la persistance. Enfin, l’acide acétique a été évalué comme alternative au chloroforme pour préparer des films de P(3HB-co-4HB).

Ces travaux montrent que les propriétés des PHA conditionnent leur dégradation en sol et le devenir des microplastiques générés.

Mots clefs : Polyhydroxyalcanoates, P(3HB-co-4HB), mcl-PHA, dégradation en sol, microplastiques, fragmentation

Abstract

From the macro- to the microscale: study of polyhydroxyalkanoate degradation in soils

The degradation of biodegradable polymers cannot be assessed solely based on their final mineralization. In soil, it involves poorly described intermediate stages, ranging from material alteration to particle formation. This thesis investigates this continuum for polyhydroxyalkanoates (PHA) and relates their properties to degradation kinetics and the fate of the microplastics generated.

The literature review revealed contradictory results regarding the influence of intrinsic parameters such as crystallinity, molar mass, and surface condition. To better distinguish their respective effects, protocols were developed using P(3HB-co-4HB) to modify these properties in a targeted manner. As medium-chain-length PHA remain poorly studied in soil, the degradation of poly(3-hydroxyoctanoate) and poly(3-hydroxynonanoate) was also characterized. It was slower than that of short-chain-length PHA and was mainly governed by surface erosion.

Studying the transition from the macroscopic material to microplastics required methods adapted to their detection in soil. Given the limitations of existing approaches, a double-staining method was developed to reduce interference from organic matter. Combined with two imaging systems, it enabled particle quantification and characterization of their size, morphology, and persistence. Finally, acetic acid was evaluated as an alternative to chloroform for preparing P(3HB-co-4HB) films.

These results show that the properties of PHA determine their degradation in soil and the fate of the microplastics generated.

Keywords : Polyhydroxyalkanoates, P(3HB-co-4HB), mcl-PHA, soil degradation, microplastics, fluorescence, fragmentation

Membres du jury

• Dr Hélène ANGELLIER-COUSSY, rapporteur, Maître de Conférences HDR, Université de Montpellier, IATE CNRS UMR 1208
• Pr Emmanuel RICHAUD, rapporteur, Professeur des Universités, Arts et Métiers Sciences et Technologies, PIMM CNRS UMR 8006
• Pr Stéphane BRUZAUD, directeur de thèse, Professeur des Universités, Université Bretagne Sud, IRDL CNRS UMR 6027
• Dr Mikaël KEDZIERSKI, encadrant de thèse, Maître de Conférences, Université Bretagne Sud, IRDL CNRS UMR 6027
• Pr Valérie GAUCHER, examinatrice, Professeure des Universités, Université de Lille, UMET CNRS UMR 8207
• Pr Bruno GRASSL, examinateur, Professeur des Universités, Université de Pau et des Pays de l'Adour, IPREM CNRS UMR 5254

Les travaux sont dirigés par Stéphane Bruzaud et Mikaël Kedzierski

École doctorale SPI.bzh N°647

Informations pratiques

Mercredi 4 novembre à 9h

Amphithéâtre Sciences 2

Faculté Sciences & Sciences de l'Ingénieur

Lorient

Crédit photographique : ©Université Bretagne Sud. Service Communication