Biodégradation de Polystyrène

<fc #4682b4>Porteuse du projet : Sarah Garric</fc>

Le <fc #800000>polystyrène</fc> (poly(1-phényléthylène) ; (C8H8)n) est un produit de la pétrochimie fabriqué de nos jours en quantité importante par l'industrie principalement pour ses propriétés de résistance mécanique ou d'isolation thermique. Bien que ce matériaux présente de nombreuses propriétés d'intérêt il constitue également une menace importante lorsqu'il est rejeté en tant que déchet dans l'environnement.

Une étude scientifique publiée en 2015 a mis en évidence la capacité d'une espèce de coléoptère (<fc #800000>Tenebrio molitor</fc>) à se nourrir de polystyrène. La possibilité de <fc #800000>bio-dégrader</fc> ce composé plastique ouvre la voie à l'élaboration de solutions pour traiter nos déchets à l'aide du vivant.

Pour optimiser la dégradation nous cherchons à étudier les capacités individuelles des larves de <fc #800000>Tenebrio molitor</fc> à consommer le polystyrène. Les larves dégradant le plus de polystyrène sont sélectionnées pour la reproduction de façon à obtenir une population spécialisée dans la consommation de polystyrène.

<note tip><fc #4682b4>

• *Le but de ce projet est de créer un petit recycleur à polystyrène.</fc></note> Cycle de vie de Tenebrio Molitor : Tenebrio molitor passe par un <fc #800000>stade larvaire</fc> puis au bout de quelques jours il se transforme en nymphe. La <fc #800000>nymphe</fc> ne se déplace pas et ne mange pas elle met moins d'une semaine à se transformer en molitor <fc #800000>adulte</fc>. Les adultes peuvent ensuite se reproduire de façon sexuée et pondre des oeufs qui donneront de nouvelles larves. ==== Matériels et Méthodes ==== —- === Matériels === —- <fc #800000>Liste</fc> - 7 planches de PMMA de 3mm de 600x300mm - 4 planches de contre plaqué de 600x300mm - Colle cyanoacrylate —- <fc #800000>Etagère</fc> —- Pour optimiser la biodégradation par les larves, une expérience de sélection des individus au fil des générations est réalisée. Le matériel utilisé pour faire une petite étagère de sélection est le suivant : - Un cadre en bois contreplaqué (5mm) de H30cm, L30cm, l15cm. Nécessite : 4 planches de 30x15cm. + Un contreventement (5mm) : plaque médiane de L30cm, l29cm. - 7 étagères intermédiaires (5mm) de L29cm, l7cm. Les planches ont été commandées dans un magasin de bricolage : 5 planches de contreplaqué (5mm) de 29x30cm ; 2 planches (5mm) de 30x30cm. Elles ont ensuite été redécoupées à la découpeuse laser. PHOTO ETAGERE Fichiers des découpes à la découpeuse laser : cadre_e_tage_res.zip —- <fc #800000>Tiroirs</fc> —- Cette étagère sert de support aux tiroirs qui ont pour but d’accueillir les individus. Ces tiroirs sont fait en plaques de polystyrène dur. Il ne s'agit pas là de polystyrène expansé les larves ne sont donc pas capable de le consommer. Il est également possible de les faire avec du PMMA. L'une des faces de l'étagère accueille les tiroirs à adultes et l'autre les tiroirs à larves. Ces deux faces sont séparées par la plaque de contreventement. Chaque étagère peut contenir 14 casiers de 2cm de larges, ces casiers sont liés entre eux 7 par 7 par un grand socle et un grand couvercle et séparé par des parois intermédiaires : sur chaque étagère on a donc 2 grands tiroirs de 7 cases chacun. Enfin les casiers à vers sont doubles : ils sont dotés d'une paroi intermédiaire dans le sens de la longueur. Les dimensions des tiroirs individuels sont les suivantes : - Pour les vers : Profondeur 66mm, Largeur 20mm, Hauteur 23mm. - Pour les adultes : Profondeur 46mm, Largeur 20mm, Hauteur 23mm. Par étage les dimensions des deux tiroirs sont donc : - Pour les vers : Profondeur 66mm, Longueur 140mm, Hauteur 23mm - Pour les adultes : Profondeur 46mm, Longueur 140mm, Hauteur 23mm Fichiers pour 8 tiroirs à vers : tiroirs_vers.zip Fichiers pour 8 tiroirs à adultes : tiroirs_adultes.zip —- === Méthodes === —- <fc #800000>Sélection</fc> —- 1 - Trouver une population de départ Une fois l'étagère finie la sélection peut commencer. Il est possible de partir d'adultes ou de larves ; les larves peuvent se trouver dans des animaleries sous le nom de “Vers de Farine - Tenebrio molitor”. Dans notre cas nous partons de nymphes car c'est le stade le plus facile pour le sexage. 2 - Le sexage Il est difficile de sexer les adultes : il faut leur appuyer legerement sur l'abdomen pour essayer de faire ressortir l'appareil génital femelle sans faire de mal à l'individu. En revanche à l'état de nymphe les organes génitaux femelles sont apparent il est donc plus facile de les différencier. https://triboliumbeetles.wordpress.com/tag/identification-2/ 3 - Identification Pour maitriser la sélection il est important de donner une identité à chaque individu ; le nom de l'individu doit contenir : Numéro de Famille (XXX) . Catégorie (P:Petit ou G:Grand) . Numéro de Génération (XX) . Numéro individuel (XX) . Sexe (F ou M) Ex : 12.P.3.2.F = Famille numéro 12 . Familles Petites . 3ème génération . Individu 2 . Femelle 4 - Former des familles On a 14×8 cases contenant chacune un couple d'adultes on part donc avec 112 familles. La formation des familles est libres : - Random : on peut ne pas choisir de critères particuliers. - Taille/Poids : on peut prendre les individus les plus grands, de taille moyenne ou les plus petits selon l'orientation de l'expérience. Nous avons choisi de créer 56 familles d'individus dont la taille est supérieure à la moyenne (Familles Grandes) et 56 familles d'individus dont la taille est inférieure à la moyenne (Familles Petites). PHOTO D UNE FAMILLE Les tailles moyennes sont déterminées par des mesures sur X individus adultes et X nymphes et X larves : - Taille moyenne larves : X - Taille moyenne nymphes : X - Taille moyenne adultes : X 5 - La reproduction Les oeufs doivent être récoltés régulièrement pour ne pas être consommés par leurs parents puis placés dans un casier à vers de la famille. Une fois les oeufs éclos, les jeunes larves sont directement nourries avec du polystyrène expansé ; celles qui ont survécu jusqu'à atteindre une taille supérieure à 1 cm sont mesurées et pesés avec une balance de précision. Seuls 2 individus doivent être sélectionnés : les deux plus petits ou les deux plus grands selon la catégorie (Familles Petites, Familles Grandes). Le individus doivent être isolé au bout du Xème jour. 6 - Mesurer la consommation de PS Une fois que les individus sont isolés il est important de mesurer le plus souvent possible (au mieux tous les jours à la même heure) leur consommation de polystyrène. Pour que les données soient comparables il est essentiel que les mesures soient prises de la même façon, au même moment, à partir de la même quantité de matière. Nous allons présenter le protocole qui a été suivi, il peut être modifié mais une fois fixé il doit être suivi. —- <fc #800000>Le Protocole</fc> 1 - L'alimentation les larves sont nourries exclusivement avec du PS. A partir de leur isolement le morceau donné à chaque larve doit peser le même poids et avoir une surface la plus ressemblante possible aux autres morceaux. Dans notre cas nous avons donné aux vers des billes de polystyrène dont la taille varie entre 7 et 3 mm. 2 - La mise en place et le relevé Par manque de matériel nous avons placé les vers dans des tubes séparés avec chacun un bout de polystyrène. Chaque semaines pendant un mois nous avons relevé le degré de dégradation de la bille. ==== Les Résultats et les conclusions ==== === Les résultats === La consommation s'est montrée très variable selon les individus : on a constaté que certains vers n'ont pas du tout consommé le polystyrène et sont morts de faim, tandis que d'autres ont consommé plusieurs billes par semaines. La difficulté a ensuite été de les amener à maturité car l'environnement du laboratoire était légèrement trop froid et l'isolement dans les tubes limitant la motricité et empêchant le contact avec les autres individus semble assez mal convenir à cette espèce. En un mois, nous avons eut 2 individus qui ont atteint le stade de nymphe, une femelle puis un mâle et seul la femelle a atteint le stade adulte. —- === Conclusion temporaire === —- Le projet mériterait d'être revisité en intégrant les données qui ont fait échouer le développement de la première génération. On propose de laisser un contact social aux individus et de laisser un certain espace de vie. La température joue également un rôle important, l'idéal est de la maintenir autour de 25 degré, aussi bien pour les larves que pour les nymphes. <fc #ff0000> A SUIVRE…</fc>