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Contexte

Si la présence et les impacts des microplastiques (MP) dans les milieux aquatiques sont particulièrement bien documentés depuis des années, les études sur les milieux terrestres sont beaucoup plus récentes et révèlent une abondance des MP, évaluée en masse relative ou en particules par unité de masse, plus importante dans les sols que dans les eaux océaniques (He et al. 2018)[1]. En particulier, les amendements des sols agricoles par des boues d’épuration (Corradini et al. 2019)[2], des digestats ou des composts de biodéchets (Weithmann et al. 2018)[3] sont une des sources de MP dans les sols, avec les apports aériens (Dris et al. 2015 ; Bläsing and Amelung 2018)[4], les paillages plastiques (Steinmetz et al. 2016)[5] ou l’irrigation et les eaux de crues (Scheurer and Bigalke 2018)[6]. Peu d'études évaluent l’impact des filières de production des produits résiduaires organiques (PRO) sur les sources de MP dans les sols agricoles (de Souza Machado et al. 2018b)[7]. Dans les boues issues du traitement des eaux usées, des quantités de l’ordre de 4000 à 15000 particules de taille supérieure à 250 µm par kg de matière sèche (Wei et al. 2019 ; Mahon et al. 2017 ; Campo et al. 2019)[8] ont été estimées. Dans les composts ou digestats de biodéchets et fraction organique des ordures ménagères, les quantités trouvées sont de l’ordre de 14 à 895 particules de taille supérieure à 1 mm par kg de matière sèche (Weithmann et al. 2018 ; Watteau et al. 2018)[9]. Mais très peu d’études ont porté sur l’impact des MP sur les procédés (Wei et al. 2019) ou inversement sur le rôle des filières de traitement des PRO sur la fragmentation ou la biodégradation de ces MP (Mahon et al. 2017 ; Nielsen et al. 2019)[10] et l’influence que cela pourrait avoir sur le devenir après retour au sol des digestats ou composts. Le projet vise à apporter une vision intégrative et pluridisciplinaire de l’effet des traitements des déchets sur les MP présents dans les PRO facilitant ainsi leur détection dans les sols et, inversement, de l’impact des MP sur les traitements des déchets, ainsi que de l’influence de ces traitements sur l’impact des MP sur le fonctionnement biologique des sols.

[1] He et al. 2018. 10.1016/j.trac.2018.10.006

[2] Corradini et al. (2019). Sci Tot Environ 671, 411–420

[3] Weithmann et al. 2018. 10.1126/sciadv.aap8060

[4] Dris et al. (2015). Environmental Chemistry, 12(5), 592–599 ; Bläsing & Amelung 2018. 10.1016/j.scitotenv.2017.08.086

[5] Steinmetz et al. (2016). Sci Total Environ. 550:690‐705

[6] Scheurer &, Bigalke (2018). Environmental Science & Technology 52, 3591–3598

[7] de Souza Machado et al. (2018b). Environmental Science & Technology 52, 9656–9665

[8] Wei et al. (2019). Environ. Sci. Technol. 53, 16, 9604–9613 ; Mahon et al. (2017). Environmental Science & Technology 51, 810– 818 ; Campo et al. (2019). MethodsX, 6, 2776–2781.

[9] Watteau et al. (2018). Frontiers in Sustainable Food Systems 2, 81

[10] Nielsen et al. (2019). Proceedings of the Anaerobic Digestion Conference AD16, Delft

Méthodologie

Nous proposons de travailler sur la filière de traitement des biodéchets car c’est une filière en plein essor et pour laquelle, selon le tri en amont et la préparation des soupes de déconditionnement, la présence de MP est fortement présumée et pourrait impacter les procédés mis en œuvre sur cette filière, tout comme la qualité du produit final. De plus, nous souhaitons travailler sur une matrice organique exempte de MP, ce qui ne semble pas envisageable sur une filière boue par exemple. Nous travaillerons donc sur un mélange de biodéchets reconstitués dans lesquels nous ajouterons des MP de Polyéthylène (PE), polymère choisi pour sa représentativité dans ce type de matrice, en mélange de taille <20-300µm>. Il nous sera fourni par l’un des partenaires du projet. Trois doses de MP seront étudiées (0, D1, D1/10). De plus, nous testerons le PE seul et en mélange avec 4 additifs qui sont fréquemment ajoutés lors de la formulation (un antioxydant, un stabilisant, un agent de blanchiment et un agent anti-adhérant). Au niveau du procédé, nous envisageons de comparer l’impact sur la dynamique des MP (abondance, taille, forme, surface) de la digestion anaérobie en mode mésophile vs thermophile, de la séparation de phase par centrifugation vs filtre presse. L’ensemble des paramètres de suivi conventionnel des bioréacteurs sera acquis afin d’évaluer l’impact de la présence des MP sur le fonctionnement de ces systèmes (production de biogaz, bilan matière). Les digestats et composts produits seront caractérisés et une partie de ces produits sera fournie aux partenaires du projet pour réaliser les tests d’effet/impact sur la biologie du sol.

Compétences recherchées

en génie des procédés (mise en œuvre et suivi de bioréacteurs). 

Autres : Autonomie et esprit d’initiative ; Qualités d’organisation et d’intégration dans un collectif ; Bon niveau d’anglais et capacités rédactionnelles

Lieu et conditions

Le Laboratoire de Biotechnologie de l’Environnement (LBE), INRAE Narbonne, développe des recherches centrées sur le concept de la bioraffinerie environnementale. Ce laboratoire est aujourd’hui reconnu internationalement pour ses travaux sur la digestion anaérobie. L’unité s’est donnée pour objectif de comprendre le fonctionnement de systèmes biologiques complexes qui peuvent être à la base de filières durables de gestion des sources de pollution. Sa stratégie scientifique repose sur une approche multidisciplinaire (écologie microbienne, biochimie, génie des procédés, automatique, modélisation) afin de décrire au mieux les processus de transformation microbienne au sein des procédés de traitement. Dans sa vision intégrée des filières, le LBE s’intéresse depuis plus de 15 ans 1) à évaluer le devenir des micropolluants organiques persistants et émergents (sorption, transformation, interaction avec les phases porteuses) sur ces filières de traitement et de recyclage en agriculture des résidus des activités humaines, 2) à quantifier les flux apportés aux écosystèmes et 3) à évaluer l’influence du traitement sur le devenir après retour au sol de ces résidus.

Encadrant : Dominique Patureau

Durée : 6 mois

Date de démarrage : février-mars 2022

Candidature

Un CV et une lettre de motivation sont à envoyer à Dominique Patureau : dominique.patureau (arobase) inrae.fr, 04 68 42 51 69