Bacteria@Metal-Organic Frameworks (MOFs) for new bioremediation systems
Allocation post-doctorale, 12 mois, AAP 2017-1
Equipe : Institut Lavoisier de Versailles
Porteur de projet : Clémence Sicard
Résumé :
L'objectif de ce projet est de concevoir de nouvelles matrices d'immobilisation bactérienne à base de Metal-Organic Frameworks (MOF) afin d'obtenir de nouveaux matériaux «vivants» multifonctionnels pour l'assainissement de l'environnement (traitement de l'eau). Cette combinaison inédite de MOF et de bactéries devrait nous permettre de préparer des matrices poreuses présentant des propriétés d'adsorption et de dégradation synergique exceptionnelles. Les micro-organismes ont développé des mécanismes remarquables pour gérer de fortes concentrations de polluants organiques dans leur environnement. En effet, l'activité catalytique microbienne est actuellement la pierre angulaire de la dégradation de la matière organique dans les stations d'épuration. En particulier, certaines souches bactériennes sont connues pour leur capacité à dégrader les polluants organiques persistants dangereux (POP) tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les dioxines, les pesticides parmi d'autres substances répertoriées comme polluants prioritaires européens. Cependant, l'utilisation de micro-organismes comme entités biocatalytiques nécessite souvent une immobilisation dans des supports solides, afin de fournir une protection, un environnement contrôlé, une recyclabilité, une récupération et de minimiser la lixiviation des souches exogènes. Même si de nombreux hôtes solides ont été développés (billes de calcium-alginate, nanocomposites argileux-biopolymères ou matrices de silice ...), de nouvelles matrices capables de combiner stabilité chimique et mécanique avec une porosité contrôlée pour la diffusion des nutriments tout en minimisant le lessivage cellulaire, élargira la gamme des méthodes de traitement et des applications possibles.
Les MOF sont des candidats idéaux pour la conception de nouvelles matrices de bio-immobilisation. En effet, ce sont des solides hybrides cristallins poreux, constitués d'une combinaison presque infinie de sous-unités inorganiques et de lieurs polytopiques organiques (carboxylates, azolates). Leur composition chimique polyvalente (sites acides de Lewis, centres redox, groupe fonctionnel sur le ligand organique) et leurs caractéristiques structurales en font des matériaux prometteurs pour de nombreuses applications. En particulier en raison de leur grande surface et de leurs propriétés physico-chimiques accordables, les MOF ont démontré des propriétés d'adsorption exceptionnelles vis-à-vis des molécules organiques (haute capacité, sélectivement). Dans ce projet, nous allons élaborer de nouvelles matrices d'immobilisation cellulaire où le MOF agit non seulement en tant que support hôte, mais fournit également des propriétés d'adsorption spécifiques vis-à-vis des polluants. En fait, l'un des aspects les plus critiques de la biodégradation des molécules organiques apolaires en milieu aqueux est lié à leur biodisponibilité, principalement dictée par leur faible solubilité dans l'eau.
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Collaboration :