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Etude des interactions de mélanges (polymères biodégradables/principe actif) obtenus par différentes méthodes de préparations


par L'hachemi AZOUZ
Université A/Mira-Bejaia - Magister 2010
  

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A-I.5.5. Dégradation biologique (ou biodégradation) de poly(acide lactique)

Il existe dans la nature des microorganismes (bactéries, levures, champignons, etc.) qui sont responsables de la dégradation microbiologique des polymères par la sécrétion d'enzymes ou des produits chimiques (à savoir acides ou peroxydes). Il y a aussi des microorganismes qui provoquent la digestion des polymères en causant par la suite un vieillissement mécanique, chimique ou enzymatique de ces polymères (C. Bastoli, 2005).

La dégradation de poly(acide lactique) s'effectue dans un milieu humide et sous des températures élevées. La dégradation environnementale de PLA s'effectue selon un processus de deux étapes. D'abord, une hydrolyse lente des chaînes de PLA de masse moléculaire élevée qui donne naissance à des oligomères de masse moléculaire plus faible. Ce processus peut être influencé par certains facteurs à savoir, des acides ou bases, l'humidité et la

Poly(acide lactique)

température. À la fin de cette première phase, un changement significatif dans la structure de polymère est signalé. Ensuite, dans la seconde phase, des microorganismes interviennent pour poursuivre le processus de dégradation par la transformation des oligomères de faible masse moléculaire en dioxyde de carbone (CO2) et l'eau (en présence d'oxygène) ou méthane (en absence d'oxygène) (J.-F. Zhang, 2005). La figure 15 suivante explique le mécanisme de biodégradation de PLA :

Biodégradation

 

Bioassimilation

 
 

M icroorganismes

Enzymes

Oligomères d'acide

lactique Dégradation chimique

Figure 15. Mécanisme de dégradation de poly(acide lactique) (J.-F. Zhang, 2005).

A-I.5.5.1. Dégradation microbienne de poly(acide lactique)

Ohkita et Lee, 2006 (T. Ohkhika, 2006), ont démontré que la dégradation de PLA dans le sol est lente, en effet, l'enterrement des feuilles de PLA dans le sol pendant 6 semaines n'a donné aucun signe de dégradation. Le poly(acide lactique) peut être aussi dégradé dans un compost où il est hydrolysé en petites molécules (oligomères, dimères et monomères) à une température variant de 50 à 60 °C pendant 45 à 60 jours. Ces petites molécules sont ensuite dégradées en CO2 et H2O par des microorganismes demeurant dans le compost (Y. Tokiwa, 2006).

La dégradation microbienne de poly(acide lactique) a été réalisée pour la première fois par Pranamuda et al. (H. Paranamuda, 1997) en utilisant une souche appelée actinomycete Amycolatopsis isolée à partir de sol. L'étude de la dégradation de L-PLA au moyen de cette souche a montrée que pendant 14 jours de culture, 60% de la masse de polymère était dégradé. Cependant, la souche Amycolatopsis n'a pas pu métaboliser les produits de dégradation de PLA. Un autre type de microorganismes, Amycolatopsis K104-1, a été isolé à partir de sol. Cette variété de microorganismes pouvait dégrader plus de 90 % de L-PLA après 8 jours. En plus de la variété Amycolatopsis, de divers actinomycetes : Lentzea, Kibdelosporangium, Streptoalloteichus, et Saccharothrix sont aussi capable de dégrader le LPLA (Y. Tokiwa, 2006).

La dégradation microbienne de L-PLA à haute température (= Tg (L-PLA) = 55°C) peut être obtenue à T = 60 °C en utilisant des microorganismes thermophiles (Brevibacillus sp). Le Bacillus smithii peut dégrader 35,6 % de la masse de L-PLA à 60 °C pendant 3 jours.

Il a été montré que la présence de substances naturelles telle que la gélatine dans le milieu de culture provoque une activité de dégradation élevée de L-PLA en présence de plusieurs microorganismes. En effet, l'addition de gélatine dans le milieu de culture de T. album a amélioré l'activité de dégradation de L-PLA de 76 % par l'intervention de ce champignon. Les microorganismes, Lentzea waywayandensis et Kibdelosporangium, sont capables de dégrader plus de 95 % de la masse des films de PLA de haut poids moléculaire dans un milieu basique contenant 0,1 % de gélatine pendant 14 jours (Y. Tokiwa, 2006).

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