FR2490672A1 - Microemulsion de substances nutritives, assimilables par des microorganismes, son procede de preparation, et ses applications - Google Patents
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Abstract
PROCEDE DE CULTURE DE MICROORGANISMES DANS UN MILIEU COMPRENANT UNE MATIERE HYDROPHOBE CONTENANT DES MICROORGANISMES, PAR L'EMPLOI DE SUBSTANCES NUTRITIVES EN SOLUTION AQUEUSE MICROEMULSIONNEE DANS UN LIQUIDE NON MISCIBLE A L'EAU. ON UTILISE COMME SOURCE D'AZOTE DES COMPOSES SOLUBLES DANS L'EAU TELS QUE UREE, NITRATE, SULFATE, PHOSPHATE D'AMMONIUM, COMME SOURCE DE PHOSPHORE DES COMPOSES SOLUBLES DANS L'EAU. LE MILIEU DOIT EGALEMENT CONTENIR UNE SOURCE DE CARBONE DIRECTEMENT ASSIMILABLE. APPLICATION DE CE PROCEDE A LA CULTURE DE MICROORGANISMES, PERMETTANT LA MISE EN OEUVRE D'OPERATIONS CONSISTANT A DEGRADER DES HYDROCARBURES RECOUVRANT UN PLAN D'EAU OU DE SOL; APPLICATION PARTICULIEREMENT INTERESSANTE POUR LES OPERATIONS DE LUTTE CONTRE LA MAREE NOIRE, PAR DEGRADATION BIOLOGIQUE.
Description
La présente invention concerne un nouveau type de microémulsion, à savoir la microémulsion thermodynamiquement stable d'une solution aqueuse de matières nutritives, dont la phase externe est constituée par un milieu hydrophobe. Elle comprend un procédé de production d'une telle microémulsion et des applications de celle-ci dans des domaines d'utilisation de microorganismes, notamment à la culture des microorganismes dans un milieu hydrophobe.
Des opérations industrielles, mettant en oeuvre des cultures de divers microorganismes, surtout bactéries et champignons, sont très courantes à l'heure actuelle. Nombreuses industries alimentaires, fabrications de médicaments, épurations, etc... sont basées sur de telles opérations. Le plus souvent, le travail comporte deux temps : d'abord a lieu la culture du microorganisme concerné, dans un milieu nutritif approprié, jusqu'à la croissance d'une population suffisamment nombreuse ; dans la seconde étape, cette population est mise au contact des matières que l'on veut soumettre à l'action des microorganismes. Les opérations en cuve ne comportent pas de difficultés spéciales à ce point de vue, la culture préalable, c'est-à-dire la multiplication, étant effectuée -selon les casdans une enceinte séparée ou dans la même cuve où a lieu la seconde phase opératoire.Par contre, lorsque les opérations sont réalisées dans la nature, sur des grandes surfaces de sol ou d'eau, comme c'est par exemple le cas dans l'élimination de nappes d'hydrocarbures par dégradation microbiologique en mer, sur des plages, sur des cours d'eau ou des lacs, la multiplication préalable des microorganismes utiles présente des difficultés.
On doit, en effet, fournir à la culture des matières nutritives, c'est-àdire des sources de C, N et P, ainsi que des oligoéléments, pour assurer la croissance des organismes en question ; or les sources classiques, telles qu'hydrates de carbone, nitrates ou sels ammoniacaux et phosphates sont solubles dans l'eau, ils ne peuvent donc pas demeurer dans la couche superficielle de l'étendue à traiter, où doit avoir lieu une forte croissance des microorganismes utiles ; ces substances diffusent dans l'eau ou le sol sous-jacent et sont ainsi soustraites à la culture.
Pour y remédier, on a appliqué, jusqu'à présent, différentes méthodes. Une d'entre elles consiste à enrober de paraffine des grains de composé azoté et de phosphate solides, pour les offrir sous cette forme aux microorranismes, comme indiqué dans le brevet US 3 959 127. Dans une variante, selon le brevet US 3 883 397, l'enrobage lipophile est un sel d'acide gras, à la place de la paraffine. Mais ces méthodes ne permettent pas aux microorganismes d'avoir rapidement à leur disposition la nour- riture voulue ; la matière grasse d'enrobage est difficile à percer, c'est-à-dire à dégrader, en l'absence d'azote et de phosphore extérieurs.
Aussi l'action des bactéries ou des champignons est-elle lente et demande des semaines ou des mois. the autre solution proposée consiste à utiliser en tant que sources de N et P, des composés insolubles dans liteau, mais solubles dans les hydrocarbures, notamment des phospho-amino-lipides, comme décrit dans la publication française N 2 172 796 de brevet ; mais les composés azotés solubles dans l'huile ont en général une assez faible teneur en azote, et dans ces conditions, la dégradation biologique des hydrocarbures du pétrole, en mer, demande 2 à 3 mois.On a également indiqué, dans la publication française N 2 230 l'01, l'emploi d'amides, de sels organiques d'ammonium et de phospho-amino-lipides en solution dans un solvant pétrolier, cette solution étant mise en émulsion dans solvant pétrolier, cette solution étant mise en émulsion dans l'eau 1 'eau cette émulsion est pulvérisée sur une nappe d'hydrocarbure flottant sur l'eau, en vue de la biodégradation de la nappe. Cette méthode exige des fortes proportions d'émulsion aqueuse et le résultat n'est acquis qu'après plusieurs semaines.
La présente invention réalise une solution nouvelle de l'apport de substances nutritives, solubles dans l'eau, à une couche organique hydrophobe. Que cette couche -qui peut être hydrocarbonnée- flotte sur l'eau ou qu'elle se trouve sur le sol ou sur un support en matériau de construction, les substances nutritives, apportées selon l'invention restent principalement dans la couche hydrophobe et permettent la multiplication rapide des microorganismes, si des germes de ceux-ci s'y trouvent.
Le nouveau procédé suivant l'invention consiste à créer une microémulsion du type eauans-huile, dont la phase interne est une solution aqueuse de matières nutritives et la phase externe un liquide non miscible à l'eau, et à ajouter cette microémulsion à la couche hydrophobe qu'il s'ait de dégrader ; la microémulsion peut renfer-.:er les germes des microorganismes appropriés si le milieu à traiter n'en contient pas, ou n'en contient pas suffisarment.
Bien entendu, comme connu dans l'art, la microémulsion contient au moins un agent tensioactif et un co-agent, qui ont servi à sa préparation.
Ainsi, contrairement à la technique antérieure, les substances nutritives ne sont utilisées ni à l'état solide, ni en solution dans un solvant non miscible à l'eau, ni en macroémulsion aqueuse, mais sous la forme d'une solution aqueuse microémulsionnée dans un liquide miscible avec la couche hydrophobe à biodégrader, c'est-à-dire sous la forme de micelles micro-dispersées, dites inversées dont le diamètre est compris entre 80 et 600 Angströms et particulièrement entre 100 et 200 Angströms.
Cette forme inattendue conduit à ce résultat remarquable que la biodégradation peut être réalisée en quelques jours, au lieu des semaines ou mois que demandent les procédés connus.
En tant que source d'azote on peut employer, dans les microémulsions suivant l'invention, les différents composés, solubles dans l'eau, assimilables par les microorganismes. Ce sont par exemple les nitrate, sulfate ou/et phosphate d'ammonium, l'urée, des protéines, peptones, etc.
L'urée étant l'engrais le plus riche en azote et très soluble dans l'eau, elle est particulièrement appropriée, puisqu'elle permet d'avoir des solutions aqueuses fortement concentrées.
Le phosphore peut etre apporté à la solution de même sous une de ses formes habituelles, phosphates ou phosphites alcalins ou d'ammonium.
Suivant une forme d'exécution particulière de l'invention, le phosphore est pris sous la forme d'un composé tensioactif, tel que par exemple un phosphate d'alkyle supérieur ou une lécithine : on a ainsi la source de phosphore et l'agent tensioactif de la microémulsion dans la même molécule.
Dans de nombreuses opérations industrielles comportant la culture de microorganismes il est nécessaire que le pH du milieu soit ajusté à la valeur la plus favorable à la croissance bactérienne ; en général ce pH doit être voisin de la neutralité, et l'on peut ajouter soit de l'acide phosphorique, source de phosphore, si le milieu doit être acidifié, ou bien de l'ammoniaque, source d'azote, si le milieu doit être neutralisé par une base.
Dans le cas de la dégradation bactérienne des hydrocarbures par les microorganismes cités ci-dessous, les besoins en phosphore sont beau coup moindres qu'en azote ; exprimé en poids, le rapport P/N peut varier entre 0,02 et 0,2, de préférence entre 0,05 et 0,15 ; au point de vue de la croissance, les rapports P/N les plus favorables sont aussi proches que possible de 0,05.
Lorsque le liquide non miscible à l'eau, de préférence lipomisci- ble, formant la phase externe de la microémulsion, ou bien la couche hydrophobe à dégrader, est utilisable par les nicroorganismes en tant que source de carbone, il n'est plus nécessaire d'ajouter d'autres composés carbonés, assimilables, à la microémulsion. Par contre, si la phase externe de celle-ci et la couche à dégrader sont difficilement attaquées par les microorganismes -du moins au début il y a intérêt à inclure dans la solution nutritive une source de carbone facile à utiliser, par exemple des hydrates de carbone solubles, permettant ainsi le démarrage rapide de la multiplication des microorganismes.
Comme dans toutes les cultures, des oligoéléments sont nécessaires en particulier des sels de Fe, Mg, K, etc..., il y a donc lieu d'en ajouter une très petite dose à la solution nutritive, à la manière connue en soi.
Il va de soi que, pour obtenir une microémulsion suivant l'invention, on doit utiliser un composé tensioactif capable d'en produire une.
Le choix du composé idoine, à la portée de l'comme de l'art, peut être fait parmi les nombreux groupes de tensioactifs non toxiques pour les microorganismes en présence. Ainsi peut-on employer par exemple des sulfates d'alcools gras, des sulfosuccinates, des esters oxyéthylénés de sorbitan, des alcools, acides ou huiles oxyéthylénés, esters de saccharose, anino-acides , O( -amido amino-acides, taurines, sarcosines, polyglycols, phosphates d'alkyles lourds, etc... Cette énumération n'a rien de limitatif, bien d'autres tensioactifs pouvant être utilisés, en particulier ceux qui ont des propriétés dispersantes vis à vis des hydrocarbures.
De préférence, la balance hydrophile-lipophile des agents émulsifiants employés est comprise entre 10 et 17, ou mieux entre 11 et 15.
Lorsqu'il s'agit d'opérations menées dehors, l'agent tensioactif lui-même doit être biodégradable , afin d'éviter des nuisances dans la nature.
Comme pour les tensioactifs, le choix est également vaste en ce qui concerne le co-tensioactif nécessaire à la formation de la microémulsion. De tels co-agents sont connus dans l'art, il nty a donc pas lieu d'en citer beaucoup ici ; on notera seulement, à titre d'indication non limitative, qu'il est possible d'employer des composés azotés, tels que carbamates, amides ou sels d'amines. La viscosité de la microémulsion peut être considérablement abaissée par l'adjonction d'un alcool, en particulier en C6 à C12, d'un ether ou d'un ester de polyol, notamment de glycol ; cela facilite beaucoup les manipulations.
Puisque la phase externe de la microémulsion doit être miscible avec le liquide hydrophobe à biodégrader, elle est forcément choisie selon la nature de ce liquide. Dans le cas pratique le plus important, où ce dernier est constitué par des hydrocarbures du pétrole, la phase externe, lipomiscible, peut être consitutée par exemple par des hydrocarbures aliphatiques, aromatiques ou naphténiques, ou par des huiles dites minérales, c'est-à-dire des mélanges de tels hydrocarbures. Ce type de phase externe est difficilement attaquée par des bactéries, tant que celles-ci n'ont pas subi l'adaptation suffisante.Il est donc préférable d'utiliser des huiles végétales ou animales qui peuvent servir de source de carbone, parce qu'elles sont utilisables par les microorganismes ; ces huiles, ou de préférence leurs acides gras correspondants, permettent un développement rapide des microorganismes nécessaires à la dégradation de la couche hydrophobe, notamment du pétrole brut.
Le rapport pondéral entre le liquide lipomiscible, c'est-à-dire la phase externe de la microémulsion, et la solution aqueuse à émulsionner, doit en général être supérieur à 0,2 ; ce rapport est choisi de façon à ce que la solution aqueuse se trouve en phase interne. Le choix des tensioactifs et des co-tensioactifs est effectué selon la nature du liquide lipomiscible et suivant la concentration des sels dissous dans la phase aqueuse ; on se base pour cela sur les concepts de formulation des microémulsions, connus en soi.
Le procédé de l'invention est applicable à un grand nombre de microorganismes et en particulier à ceux qui permettent de dégrader des hydrocarbures ; ainsi peut-on appliquer l'invention à l'utilisation des bactéries telles que Pseudomonas, Acinetobacter, Flavobacterium, Artro bacter, Corynebactérium, etc... Les microorganismespeuvent également être des champignons.
Bien que l'invention soit très intéressante pour les différentes opérations de biodégradation effectuées dehors, elle peut également rendre des services dans diverses fabrications en cuve, chaque fois qu'une couche hydrophobe d'une substance est mise en jeu dans le procédé. Ainsi, par exemple, s'applique-t-elle avec avantage à la fabrication de protéines à partir d'hydrocarbures par dégradation de ces derniers, à l'aide de bactéries et/ou de champignons. Dans tous les cas, la remarquable dispersion des substances nutritives, aqueuses, au sein de la phase hydrophoble, obtenue grace à l'invention, conduit à une multiplication plus rapide des microorganismes ; il en résulte un gain de temps appréciable dans les opérations.
Parmi les applications au grand air, sur des surfaces d'eau ou de sol, la plus importante est la dégradation des hydrocarbures répandus accidentellement ; pour la raison exposée plus haut, c'est-à-dire du fait que les substances nutritives solubles restent dans la couche traitée au lieu d'etre entraînées par l'eau, l'invention présente une grande valeur pour la lutte contre la marée noire. Cependant, le meme principe s'applique à des opérations telles que nettoyage des chaussées, bassins, sols, cuves, etc..., des dépits hydrocarbonés qui peuvent les souiller. D'autres applications comprennent l'épandage d'engrais sur des cultures agricoles.
Les microorganismes sont généralement présents dans le milieu à traiter ; il est cependant nécessaire parfois d'effectuer un ensemencement, lorsque la population initiale est jugée trop faible, ou bien si le milieu ne contient pas les bactéries appropriées.
Dans une forme particulière d'exécution de la présente invention, on utilise l'urée comme substance nutritive azotée ; on a constaté que ce composé joue en meme temps le rôle de co-tensioactif, on n'est donc plus obligé d'ajouter un autre co-tensioactif. D'autre part, comme le phosphore peut avantageusement être apporté par des esters allyliques de l'acide phosphorique, qui jouissent des propriétés tensioactives, la composition de la solution nutritive est simplifiée par le fait qu'il est possible d'employer l'urée et l'ester phosphorique, sans autre adjuvant. Il est cependant recommandable d'ajouter des liquides permettant d'abaisser la viscosité de la microémulsion ; on a cité plus haut quelques exemples de tels adjuvants ; dans une forme d'exécution particulière de l'invention, le butyléther d'éthylène glycol a donné d'excellents résultats.
Le liquide lipomiscible, convenant fort bien pour la phase externe de la microémulsion, suivant l'invention, peut être constitué par un ou plusieurs esters d'acide gras, tels que les acides laurique, myristique, palmitique, arachidique, oléique, stéarique, caprique, caproique, caprylique, etc... ; les glycérides de tels acides constituent des produits industriels très accessibles, puisque ce sont des huiles végétales et animales. Des alcools gras, c'est-à-dire en C6 à C24 conviennent également, ainsi que les acides gras liquides, eux-mêmes.
Dans un cas particulier, où la solution aqueuse contient de lourée et des phosphates de lauryle ou/et d'oléyle commercialisés par exemple par la Société Hoechst sous le nom "Hostaphalt", la teneur préféréeen azote de l'ensemble de la microémulsion est d'environ 4 à 10 % en poids ou mieux de 5 à 7 %. Le rapport pondéral de l'azote sur le liquide lipomiscible est généralement de 0,1 à 0,4 et surtout de 0,11 à 0,31.
L'invention est illustrée par la série d'exemples non limitatifs qui suivent
EXEMPLES 1 à 11
Pour chacun des essais, on mélange un certain volume de solution aqueuse d'urée à 50 % en poids avec un volume d'acide oléique, en présence d'une certaine quantité de tensioactifs constitués par un mélange d'esters phosphoriques d'alcools gras de C12 à C18 commercialisés par la Société
Hoechst sous les noms de "Hostaphat". Dans certains de ces essais, on ajoute également du butyl-éther d'éthylène glycol pour abaisser la viscosité.
EXEMPLES 1 à 11
Pour chacun des essais, on mélange un certain volume de solution aqueuse d'urée à 50 % en poids avec un volume d'acide oléique, en présence d'une certaine quantité de tensioactifs constitués par un mélange d'esters phosphoriques d'alcools gras de C12 à C18 commercialisés par la Société
Hoechst sous les noms de "Hostaphat". Dans certains de ces essais, on ajoute également du butyl-éther d'éthylène glycol pour abaisser la viscosité.
On détermine le domaine des températures dans lequel la microémulsion obtenue est stable.
Le tableau 1, ci-après, indique les compositions des microémulsions ainsi préparées, les domaines de stabilité de ces dernières et leur viscosité.
On peut voir qu'une excellente stabilité dans le domaine de OOC à plus de 400C peut être obtenue suivant les exemples 4, 5, 6, 8, 10 et 11.
En ce qui concerne la viscosité, on constate que sans adjonction de butyléther d'éthylène glycol, elle est très forte (exemple 1 et 2) ; par contre, cette adjonction la ramène à des valeurs très acceptables (exemples 3 à 11).
TABLEAU 1
<SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 7 <SEP> 8 <SEP> 9 <SEP> 10 <SEP> 11
<tb> Eau <SEP> 11,1 <SEP> 11,7 <SEP> 13,8 <SEP> 14,4 <SEP> 18,3 <SEP> 20,1 <SEP> 20,9 <SEP> 21,9 <SEP> 19,2 <SEP> 20,2 <SEP> 19,2
<tb> Urée <SEP> 11,1 <SEP> 11,7 <SEP> 13,8 <SEP> 14,4 <SEP> 18,3 <SEP> 20,1 <SEP> 20,9 <SEP> 17,2 <SEP> 15,8 <SEP> 16,6 <SEP> 15,7
<tb> Acide <SEP> oléique <SEP> 44,4 <SEP> 46,7 <SEP> 36,8 <SEP> 38,4 <SEP> 36,6 <SEP> 32,1 <SEP> 27,9 <SEP> 27,9 <SEP> 28 <SEP> 29,4 <SEP> 28
<tb> Rutyl-éther <SEP> d'éthylène <SEP> glycol <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 10,6 <SEP> 9,8 <SEP> 10,7 <SEP> 11,6 <SEP> 14,4 <SEP> 14,4 <SEP> 17,5 <SEP> 16,2 <SEP> 10,5
<tb> Phosphate <SEP> de <SEP> lauryle <SEP> (KL <SEP> 340) <SEP> 33,3 <SEP> - <SEP> 25 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 19,5 <SEP> 8,8 <SEP> 19,5
<tb> Phosphate <SEP> d'oléyle <SEP> (KO <SEP> 380) <SEP> - <SEP> 30 <SEP> - <SEP> 23 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP>
Phosphate <SEP> d'alkyl <SEP> phénol <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 16,1 <SEP> 16,1 <SEP> 15,9 <SEP> 15,9 <SEP> - <SEP> 8,8 <SEP>
<SEP> éthoxylé
<tb> Phosphate <SEP> mono-ammonique <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> % <SEP> azote <SEP> 5,2 <SEP> 5,45 <SEP> 6,44 <SEP> 6,72 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 7,4 <SEP> - <SEP>
Rapport <SEP> azote/acide <SEP> oléique <SEP> 0,117 <SEP> 0,117 <SEP> 0,175 <SEP> 0,175 <SEP> 0,23 <SEP> 0,29 <SEP> 0,35 <SEP> 0,31 <SEP> 0,26 <SEP> 0,26 <SEP> 0,26
<tb> Rapport <SEP> phosphore/azote <SEP> 0,154 <SEP> 0,064 <SEP> 0,09 <SEP> 0,049 <SEP> 0,099 <SEP> 0.09 <SEP> 0,086 <SEP> 0,063 <SEP> 0,064 <SEP> - <SEP>
<tb> Domaine <SEP> de <SEP> stabilité <SEP> C <SEP> 10-44 <SEP> 10-46 <SEP> 1-44 <SEP> 0-44 <SEP> 0-40 <SEP> 0-47 <SEP> 12-57 <SEP> 0-40 <SEP> 0-36 <SEP> 0-42 <SEP> 0-45
<tb> Viscosité <SEP> en <SEP> cps <SEP> à <SEP> 20 C <SEP> 1200 <SEP> 2000 <SEP> 167 <SEP> 265 <SEP> 203 <SEP> 197 <SEP> 141 <SEP> 98 <SEP> 61 <SEP> - <SEP>
EXEMPLES 12 à 16
Des microémulsions ont été préparées avec 33 % de phosphate de lauryle ; le liquide lipomiscible est l'acide oléique dont la quantité est égale à deux fois la solution aqueuse d'urée et de phosphate. On a fait varier le pourcent d'urée dans la phase aqueuse Les résultats cidessous donnent la température maximale à laquelle la microémulsion est encore stable.
<tb> Eau <SEP> 11,1 <SEP> 11,7 <SEP> 13,8 <SEP> 14,4 <SEP> 18,3 <SEP> 20,1 <SEP> 20,9 <SEP> 21,9 <SEP> 19,2 <SEP> 20,2 <SEP> 19,2
<tb> Urée <SEP> 11,1 <SEP> 11,7 <SEP> 13,8 <SEP> 14,4 <SEP> 18,3 <SEP> 20,1 <SEP> 20,9 <SEP> 17,2 <SEP> 15,8 <SEP> 16,6 <SEP> 15,7
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Phosphate <SEP> d'alkyl <SEP> phénol <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 16,1 <SEP> 16,1 <SEP> 15,9 <SEP> 15,9 <SEP> - <SEP> 8,8 <SEP>
<SEP> éthoxylé
<tb> Phosphate <SEP> mono-ammonique <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> - <SEP>
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<tb> Viscosité <SEP> en <SEP> cps <SEP> à <SEP> 20 C <SEP> 1200 <SEP> 2000 <SEP> 167 <SEP> 265 <SEP> 203 <SEP> 197 <SEP> 141 <SEP> 98 <SEP> 61 <SEP> - <SEP>
EXEMPLES 12 à 16
Des microémulsions ont été préparées avec 33 % de phosphate de lauryle ; le liquide lipomiscible est l'acide oléique dont la quantité est égale à deux fois la solution aqueuse d'urée et de phosphate. On a fait varier le pourcent d'urée dans la phase aqueuse Les résultats cidessous donnent la température maximale à laquelle la microémulsion est encore stable.
% d'urée dans la Limite supérieure de
phase aqueuse Température OC
22,2 36
25 32
33 38
50 35
56 Pas de microémulsion
Ces résultats montrent que des microémulsions pratiquement viables, stables jusqu'environ 360 C, peuvent etre obtenues avec des concentrations en urée allant jusqu'à 50 %, mais non pas au-delà.
phase aqueuse Température OC
22,2 36
25 32
33 38
50 35
56 Pas de microémulsion
Ces résultats montrent que des microémulsions pratiquement viables, stables jusqu'environ 360 C, peuvent etre obtenues avec des concentrations en urée allant jusqu'à 50 %, mais non pas au-delà.
EXEMPLES 17 à 19
Avec une solution aqueuse à 50 % d'urée et l'addition de phosphate d'oléyle renfermant 30 % de mono-éthyl-éther de l'éthylène glycol, on a préparé trois microémulsions renfermant des proportions variables d'acide oléique. Voici les domaines de stabilité de ces produits.
Avec une solution aqueuse à 50 % d'urée et l'addition de phosphate d'oléyle renfermant 30 % de mono-éthyl-éther de l'éthylène glycol, on a préparé trois microémulsions renfermant des proportions variables d'acide oléique. Voici les domaines de stabilité de ces produits.
Rapport pondéral Tensioactif Domaine de solution d'urée/acide oléique (Phosphate d'oléyle) stabilité OC
0,5 25,3 0-65
0,625 24,2 0-59
0,75 26,7 Ogel-64
Il en résulte qu'au delà du rapport solution aqueuse/acide oléique d'environ 0,65, et pour une quantité fixée de mono-éthyl-éther de l'éthy- lène glycol de 30 %, la microémulsion est difficile à utiliser, puisqu'elle tend à se gélifier ; par contre, au-dessous de ce rapport, on constate une excellente stabilité.
0,5 25,3 0-65
0,625 24,2 0-59
0,75 26,7 Ogel-64
Il en résulte qu'au delà du rapport solution aqueuse/acide oléique d'environ 0,65, et pour une quantité fixée de mono-éthyl-éther de l'éthy- lène glycol de 30 %, la microémulsion est difficile à utiliser, puisqu'elle tend à se gélifier ; par contre, au-dessous de ce rapport, on constate une excellente stabilité.
DEGRADATION DES HYDROCARBURES DU PETROLE
EXEMPLE 20
Dans un fermenteur de 50 litres, on introduit 30 1 d'eau de mer sté rilisée à 1200C pendant 2 heures. Sur la surface de cette eau de mer, on répand 30 ml de pétrole brut de 340 API, contenant 75 % d'hydrocarbures saturés et 25 % d'aromatiques. La couche de pétrole a une épaisseur de 0,5 mm. Sur cette couche, on pulvérise 6 ml d'une des microémulsions des exemples précédents. Le milieu est ensuite ensemencé avec des germes provenant de l'eau de mer ; ces germes sont obtenus par culture pendant 24 h sur une solution aqueuse de glucose ; ils contiennent en majeure partie des Pseudomonas.
EXEMPLE 20
Dans un fermenteur de 50 litres, on introduit 30 1 d'eau de mer sté rilisée à 1200C pendant 2 heures. Sur la surface de cette eau de mer, on répand 30 ml de pétrole brut de 340 API, contenant 75 % d'hydrocarbures saturés et 25 % d'aromatiques. La couche de pétrole a une épaisseur de 0,5 mm. Sur cette couche, on pulvérise 6 ml d'une des microémulsions des exemples précédents. Le milieu est ensuite ensemencé avec des germes provenant de l'eau de mer ; ces germes sont obtenus par culture pendant 24 h sur une solution aqueuse de glucose ; ils contiennent en majeure partie des Pseudomonas.
Après cette inoculation, on effectue la numération des germes dans des prélèvements de pétrole : on trouve ainsi 2,5 x 103 à 4 x 104 germes par ml.
On procède alors à la culture aérobie, en agitant le contenu du fermenteur avec un agitateur tournant à 400 t/mn, pendant que 120 litres d'air stérilisé sont soufflés, par heure ; cette aération correspond sensiblement à celle qui a lieu naturellement en mer.
Après 48 h, une nouvelle numération est effectuée : ses résultats sont indiqués plus bas.
Après 7 jours, on détermine le taux de dégradation du pétrole, par extraction des hydrocarbures résiduels avec du CCl4 et mesure à 1 'infra- rouge.
Voici les résultats obtenus avec les microémulsions des exemples 1, 2, 3, 10 et 11.
Microémulsion Germes au Cermes après Taux de dégradàtion
de départ 48 h
O
Ex.1 2,5*10@ 2,5*10@ 83 %
2 2*104 9,5*108 90 %
4 8 90 %
3 1,5x10 2,5x108
10 4,5*10@ 2,5*10@ 86 %
11 1,5*103 7,5*107 92 %
EXEMPLE 21
On réalise un essai selon le même mode opératoire décrit dans l'exemple 20, mais on introduit dans le fermenteur une eau de mer non stérilisée, et le milieu n'est pas ensemencé par des bactéries supplémentaires.
de départ 48 h
O
Ex.1 2,5*10@ 2,5*10@ 83 %
2 2*104 9,5*108 90 %
4 8 90 %
3 1,5x10 2,5x108
10 4,5*10@ 2,5*10@ 86 %
11 1,5*103 7,5*107 92 %
EXEMPLE 21
On réalise un essai selon le même mode opératoire décrit dans l'exemple 20, mais on introduit dans le fermenteur une eau de mer non stérilisée, et le milieu n'est pas ensemencé par des bactéries supplémentaires.
Les résultats sont les suivants
Microémulsion Germes au Germes après Taux de dégradation
de départ 48 h
11 2*103 5,5*107 82%
EXEMPLE 22
On réalise un essai selon le mode opératoire décrit dans l'exemple 20, mais on remplace l'eau de mer par une eau naturelle dans laquelle on rajoute les différents constituants minéraux de l'eau de mer ainsi que 30 ppm, oligoéléments tels que Fer, magnésium, potassium. On pulvérise 6 ml de la microémulsion n) 11, et on ensemence le milieu avec une culture de bactéries.
Microémulsion Germes au Germes après Taux de dégradation
de départ 48 h
11 2*103 5,5*107 82%
EXEMPLE 22
On réalise un essai selon le mode opératoire décrit dans l'exemple 20, mais on remplace l'eau de mer par une eau naturelle dans laquelle on rajoute les différents constituants minéraux de l'eau de mer ainsi que 30 ppm, oligoéléments tels que Fer, magnésium, potassium. On pulvérise 6 ml de la microémulsion n) 11, et on ensemence le milieu avec une culture de bactéries.
Après 7 jours on détermine le taux de dégradation du pétrole, par extraction des hydrocarbures résiduels avec du CCl4, et mesure à 1 'infra- rouge.
Le taux de dégradation est de 90 Olo.
Claims (14)
1.- Procédé de culture de microorganismes dans un milieu comprenant une matière hydrophobe, par l'emploi de substances nutritives en solution aqueuse, caractérisé en ce que cette solution est microémulsionnée dans un liquide non miscible à l'eau, et la microémulsion, ainsi formée, est introduite dans ledit milieu contenant des germes des microorganismes à cultiver.
2.- Procédé suivant la revendication 1, dans lequel la solution nutritive contient des composés hydrosolubles de l'azote et des composés hydrosolubles du phosphore, caractérisé en ce qu'on choisit, pour le liquide non miscible à l'eau, un liquide lipomiscible, renfermant des composés du carbone assimilables par les microorganismes concernés.
3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les germes des microorganismes à cultiver préexistent dans le milieu hydrophobe dans lequel est introduite la solution microémulsionnée.
4.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les germes des microorganismes à cultiver, sont introduits sous forme d'une souche cultivée préalablement avec la solution micro émulsionnée dans le milieu hydrophobe.
5.- Microémulsion pour l'apport de substances nutritives à une culture de microorganismes, caractérisée en ce que sa phase interne est constituée par une solution aqueuse d'un composé de l'azote et d'un composé du phosphore utilisables par les microorganismes, tandis que la phase externe est un liquide organique, non miscible à l'eau, de préférence lipomiscible.
6.- ijlicroemulsion suivant la revendication 5, dont la phase externe n'est pas utilisable, ou difficillement utilisable, par les microorganismes caractérisée en ce qu'une source hydrosoluble de carbone assimilable est ajoutée à la solution nutritive.
7.- Microémulsion suivant la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que le composé de l'azote est choisi parmi les substances capables de jouer le rôle d'un co-tensioactif pour la formation de la microémulsion.
8.- Microémulsion suivant une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que le composé du phosphore est choisi parmi les tensioactifs renfermant du phosphore dans leur molécule.
9.- Microémulsion suivant une des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que le composé de l'azote est l'urée, celui du phosphore est un ester phosphorique tensioactif d'alkyle ou d'alkényle, le rapport pondéral P/N étant de 0,02 à 0,2, et, de préférence, 0,05 à 0,15.
10.- Microémulsionsuivant une des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que le liquide non miscible à l'eau, formant la phase externe, est un acide gras, un ester d'acide gras ou un alcool gras, en particulier une huile végétale ou animale.
11.- Microémulsion suivant une des revendications 5 à 10, caractérisée en ce que sa viscosité est abaissée par l'adjonction d'un diluant, de préférence un alcool, notamment en C6 à C12, d'un éther ou d'un ester de polyol, en particulier de glycol.
12.- Microémulsion suivant une des revendications 5 à 11, caractérisée en ce qu'elle contient des oligoéléments, en particulier des sels de
Fe, Mg, K.
13.- Application de la microémulsion suivant une des revendications 5 à 12, aux opérations mettant en oeuvre la culture de microorganismes, caractérisée en ce que l'apport des substances nutritives au microorganismes est effectuée sous la forme de cette microémulsion.
14.- Application suivant la revendication 13, caractérisée en ce que l'opération consiste à dégrader des hydrocarbures recouvrant un plan d'eau ou de sol.
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|---|---|---|---|
| FR8020178A FR2490672B1 (fr) | 1980-09-19 | 1980-09-19 | Microemulsion de substances nutritives, assimilables par des microorganismes, son procede de preparation, et ses applications |
| IT23992/81A IT1139177B (it) | 1980-09-19 | 1981-09-16 | Microemulsione di sostanze nutritive |
| ES505525A ES8301273A1 (es) | 1980-09-19 | 1981-09-16 | Procedimiento industrial de cultivo de microorganismos tales como bacterias y hongos. |
| AU75288/81A AU527434B2 (en) | 1980-09-19 | 1981-09-16 | Microemulsion of nutrients for microorganisms |
| BE0/205979A BE890377A (fr) | 1980-09-19 | 1981-09-16 | Microemulsion de substances nutritives |
| CH5973/81A CH653362A5 (fr) | 1980-09-19 | 1981-09-16 | Procede de culture de microorganismes avec l'emploi de substances nutritives. |
| US06/302,961 US4401762A (en) | 1980-09-19 | 1981-09-17 | Process of culturing microorganisms using a microemulsion |
| DE3137020A DE3137020C2 (de) | 1980-09-19 | 1981-09-17 | Verfahren zur Kultur von Mikroorganismen und flüssige Nährstoffzusammensetzung |
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| JP56145665A JPS5849232B2 (ja) | 1980-09-19 | 1981-09-17 | 栄養物液体組成物およびこれを用いて疎水培体中で微生物を培養する方法 |
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| GR66076A GR74563B (fr) | 1980-09-19 | 1981-09-17 | |
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| SE8105540A SE449002B (sv) | 1980-09-19 | 1981-09-18 | Sett att odla mikroorganismer i hydrofobt medium medelst mikroemulsion och flytande neringskomposition avsedd derfor |
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| US06/471,768 US4460692A (en) | 1980-09-19 | 1983-03-03 | Microemulsion of nutrient substances |
| JP58110301A JPS5966882A (ja) | 1980-09-19 | 1983-06-21 | 疎水性媒体中で微生物を培養する方法 |
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|---|---|---|---|
| FR8020178A FR2490672B1 (fr) | 1980-09-19 | 1980-09-19 | Microemulsion de substances nutritives, assimilables par des microorganismes, son procede de preparation, et ses applications |
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