FablabSU

*Micro algues et dépollution en milieu urbain <fc #ff0000>Porteurs du projet</fc>: Marylie RAMOS (m-ramos@outlook.fr) Isabelle CHARRON (isabellecharron2013@gmail.com) Charlotte GARANDEL (charlotte.garandel@live.fr) Tuteur : Emmanuel Baudouin <fc #ff0000>Introduction</fc> * Date de début et date de fin (estimée) : 18 Septembre 2018 - Fin Décembre 2018 * Descriptif du projet : Algorapolis est une start-up qui produit de la spiruline fraîche en milieu urbain dans le but de la vendre comme produit alimentaire. Elle souhaite également mettre à contribution les propriétés physiologiques des micro-algues dans une optique de dépollution de l'air. Le but est d'utiliser les propriétés physiologiques des micro algues pour mettre en place un mécanisme de dépollution de l'air dans des espaces indoor pollués comme les quais des métros parisiens. * Objectif : L'objectif de ce projet sera de répondre aux 3 problématiques suivantes 1.Quelle(s) micro algues(s) utiliser? 2.Quel système mettre en place pour la dépollution? 3.Que faire des déchets produits? * Méthodes d'analyses : . Dosage des métaux lourds par ICPms ou par spectroscopie d'emission atomique ICP-aes . Déterminer la qualité de l'air par un analyseur d'air (particules PM2.5 et PM10, formaldéhyde, Composés organiques volatils) + sonde CO2 * Matériel : <fc #ff0000>Construction</fc> <fc #008000>I_Culture des algues</fc> Nous cherchons à déterminer dans un premier temps les meilleures conditions de culture des algues. <fc #4682b4>1.Test du milieu de culture</fc> Une partie des micro algues a été mise en solution dans le milieu de culture fabriqué. Les tubes sont laissés à température ambiante qui est de 18-20°C durant la journée puis qui baisse durant la nuit. Le pH du milieu est compris entre 6 et 7. La lumière apportée est seulement la lumière naturelle de la pièce. Trois dilutions différentes de micro algues ont été testées. ⇒ Résultats : Les micro algues sont toujours vivantes au bout de plusieurs jours donc nous validons le milieu de culture. Cependant, elles ne semblent pas s'être développées. Il faut donc agir sur d'autres paramètres tels que la température et la lumière. <fc #4682b4>2.Test des autres paramètres</fc> Premier essai : Deux cultures de micro algues de 450 ml (15 ml de micro algues + 435 ml de milieu de culture) sont lancées pour déterminer s'il faut un apport de lumière supplémentaire: - Une bouteille se trouve au Greenlab avec lumière naturelle de la pièce seulement. De l'air du Greenlab est bullé en continu dans la culture pour l'apport de CO2. - L'autre bouteille se trouve au Bâtiment B dans une pièce sombre avec apport de lumière bleue et rouge 12h par jour. De l'air extérieur (côté Quai Saint Bernard) est bullé en continu dans la culture pour l'apport de CO2. ⇒ Résultats : Les micro algues ne se sont pas développées dans les deux conditions au bout de 4 jours. Il s'agit donc probablement d'un problème de température ou la lumière n'était pas assez puissante. Deuxième essai : * Les deux bouteilles de 450 ml sont placées dans un bain marie à 26°C. Les micro algues ont un apport de lumière bleue et rouge de 12 h par jour et de l'air du greenlab est bullé en continu dans le milieu pour l'apport de CO2.10 ml de milieu de culture est rajouté dans les deux bouteilles tous les jours. * Une nouvelle culture est également préparée avec une concentration en algues dans le milieu plus élevée (20%). Celle-ci est placée dans les mêmes conditions que les deux autres bouteilles (échange d'air sans bullage car le volume est trop faible pour le moment).10 ml de milieu de culture est rajouté dans la bouteille tous les jours. ⇒ Résultats : Les algues ne se développent toujours pas au bout de plusieurs jours. Un test au bleu trypan indique que nous avons très peu d'algues dans le milieu, certaines sont mortes et le reste est vivant. Troisième essai : * Nous décidons d'apporter à nos algues une source de lumière plus importante en utilisant une lumière plus puissante. Les conditions sont toujours les mêmes avec 12h de lumière par jour et un bain marie à 26°C. 10 ml de milieu de culture est rajouté dans les trois bouteilles tous les jours. * En parallèle, nous souhaitons tester si un autre milieu de culture serait plus efficace pour la nutrition de nos algues. Nous créons trois nouvelles cultures dans des tubes Falcon avec du milieu MS (Murashige & Skoog) qui est d'ordinaire utilisé pour la culture in vitro des plantes. Un des tubes sera placé dans les mêmes conditions que les trois bouteilles. ⇒ Résultats : Au bout de plusieurs jours, les algues semblent s'être développées, la couleur verte dans les trois bouteilles est plus prononcée. La culture avec du milieu MS ne permet pas aux algues de croître donc nous n'utiliserons pas ce milieu. L'observation au microscope du milieu d'une des bouteille nous montre la présence d'un grand nombre de micro algues. Nous validons donc les conditions de culture pour la micro algue testées lors du troisième essai. <fc #4682b4>3.Mise en culture des algues</fc> Conditions de culture Une culture d'algue va être lancée pour la cuve à algue du dispositif expérimental présenté dans la partie “Analyses”. Ces algues seront cultivées selon les conditions suivantes, validées précédemment: - Dilution de départ des micro algues: 20 % - Température du milieu de culture: minimum 25°C - Ph du milieu: entre 6 et 7 - Lumière: 12h d'éclairage par jour avec une lumière de 5000 lumens - Apport de CO2: bullage d'air ambiant 24h/24 Volume de culture Pour effectuer les analyses des métaux lourds, il faut un minimum de 20 mg de biomasse pour les échantillons d'algues. Il va donc falloir lancer un volume de culture d'algues suffisant pour que plus de 20 mg de biomasse soient produits (afin d'avoir plusieurs échantillons à analyser). Les algues seront donc cultivées dans un aquarium de 15 litres. Nous tenterons d'arriver progressivement à une culture d'environ 7-7.5 L. <fc #008000>II_Analyses</fc> <fc #4682b4>1.Dispositif expérimental</fc> Le dispositif expérimental ci-dessous a été pensé dans le cadre d'un partenariat avec la RATP. De l'air pollué est bullé dans une cuve (20 L) remplie à moitié, contenant les micro algues dans leur milieu de culture. L'air sortant est acheminé vers une deuxième cuve qui contient des sondes permettant de déterminer si la qualité de l'air a été améliorée par les micro algues. L'air est ensuite ré-expulsé vers l'extérieur. En parallèle, de l'air pollué est également bullé dans une troisième cuve contenant de l'eau distillée pour déterminer les composés qui restent dissous dans l'eau. Une quatrième cuve reliée à celle contenant les micro algues permet de récupérer la biomasse produite afin d'effectuer le dosage des métaux lourds contenus dans les algues et leur milieu de culture. Cependant, le partenariat avec la RATP n'étant pas possible, nous avons choisi de nous y prendre autrement pour effectuer les analyses d'air et de métaux. <fc #4682b4>2.Analyse de l'air</fc> Pour déterminer si nos micro algues sont capables d'améliorer la qualité d'un air pollué, nous allons comparer l'analyse de l'air pollué d'une zone donnée (Quai Saint Bernard) avec l'air sortant des cultures de micro algues. Nous allons effectuer des analyses d'air à la fois avec les deux bouteilles de culture concentrées que nous avons ainsi qu'avec la grande culture d'algues que nous avons obtenue. Les analyses seront effectuées à l'aide des appareils suivants: - Capteur de CO2 de l'air - Analyseur d'air Temtop qui mesure la concentration en particules fines (PM 2.5, PM 10), en formaldéhyde et en composés organiques volatils Dispositif pour les deux bouteilles de culture et l'eau distillée : Dispositif pour la grande culture d'algues : Résultats : Le tableaux ci-dessous regroupe les différentes analyses d'air hors dispositif expérimental qui seront utilisées pour la suite de l'étude. Les graphiques ci-dessous représentent l'ensemble des données collectées lors des expériences. Lors de la conduite des analyses nous avons remarqué que l'appareil de mesure enregistrait des taux en particules fines nettement moins élevés lorsque l'air passait par la pompe à air par rapport à l'air ambiant analysé directement dont les données sont représentées dans le tableau ci-dessous. Par ailleurs, les mesures du taux de CO2 dans l'air n'ont pas abouti à quelque chose de concluant du fait d'un problème de fonctionnement de la sonde. Nous avons également remarqué que le taux de particules dans l'air dans la boite expérimentale était plus élevé quand la culture d'algues était présente. Nous pensons que cela peut être dû à des particules que la culture d'algue elle même rejetterait. Nous avons donc effectué des mesures d'air témoins avec la culture d'algues présente dans la boite. Cependant, lorsque nous mesurons le taux de particules fines dans l'air de la salle du Bâtiment B ou celui du Quai St Bernard après qu'il soit passé par la culture d'algues, on note une baisse de ce taux de particules. Il semblerait donc que notre culture d'algues joue un rôle dans le piégeage d'une partie des particules présentent dans l'air malgré le fait qu'elle en relargue elle même. Cependant, on ne peut pas affirmer que cette observation résulte de la présence des algues dans la culture ou simplement du milieu de culture liquide qui aurait le même effet que l'eau distillée. <fc #4682b4>3.Analyse des métaux lourds</fc> Nous souhaitons déterminer si les micro algues sont capables de retenir les métaux lourds présents dans l'air pollué lorsque celui-ci est bullé dans leur milieu de culture. En parallèle, nous souhaitons déterminer quels sont les composés présents dans l'air qui sont retenus dans de l'eau distillée lorsque celui-ci est bullé dans cette eau. La croissance de la grande culture d'algue du dispositif expérimental pouvant prendre du temps, cette analyse sera faite en parallèle à partir des deux bouteilles de culture concentrée dont nous disposons. Une bouteille sera bullée avec de l'air indoor en tant que témoin (salle Bâtiment B). L'autre bouteille sera bullée avec de l'air pollué provenant du Quai Saint Bernard. L'air pollué sera également bullé dans un erlenmeyer contenant de l'eau distillée. Du milieu de culture est ajouté régulièrement pour nourrir les algues et garder les volumes à 1000 ml. Récupération de la biomasse : La biomasse bullée est récupérée au bout de deux semaines pour les analyses des métaux lourds. Pour cela, nous centrifugeons les cultures dans plusieurs tubes de façon à ce que les micro algues forment un culot que l'on pourra récupérer après s'être débarrassé du surnageant. Les culots sont déposés sur du papier d'aluminium que nous mettons à l'étuve pendant 1 heure à 110°. Les algues séchées sont ensuite transférées dans des tubes eppendorf qui seront envoyés à un organisme qui effectuera les analyses pour nous. <fc #ff0000>Journal de bord</fc> 14 Septembre 2018 : Rendez-vous avec la start up 18 Septembre 2018 : Rendez-vous avec la start up 2 Octobre 2018 : Rendez-vous avec la start up 10 Octobre 2018 : Rendez-vous avec la start up + rendez vous avec le tuteur du projet 12 Octobre 2018 : Le projet en est encore au stade de la bibliographie. 15 Octobre 2018 : Rendez-vous avec Katell Quenea pour savoir comment doser les métaux lourds dans l'eau, l'air et les micro algues 18 Octobre 2018 : Rendez vous avec la start up et construction du dispositif 19 Octobre 2018 : Commande des micro algues + rendez-vous avec Christophe Bailly pour les mesures de la qualité de l'air 26 Octobre 2018 : Réception des micro algues + test du milieu de culture 29 Octobre 2018 : Rendez-vous avec la start up + vérification du pH du milieu de culture 30 Octobre 2018 : Explication du fonctionnement des dispositifs de mesures de la qualité de l'air 31 Octobre 2018 : Mise en culture des micro algues pour évaluer la production de biomasse + prise de contact avec la RATP 05 Novembre 2018 : Changement du protocole de culture des algues + envoie du dossier du projet à la RATP pour un partenariat 06 Novembre 2018 : Test de culture des algues avec le nouveau protocole 07 Novembre 2018 : Rendez-vous avec Vincent Dupuis pour les mesures de la qualité de l'air 08 Novembre 2018 : Test au bleu trypan pour déterminer si nos algues sont vivantes 09 Novembre 2018 : Cultures algues avec du milieu MS + apport de lumière plus puissante aux trois bouteilles + Refus de partenariat de la part de la RATP 12 Novembre 2018 : Ajout de milieu de culture dans les trois bouteilles + remplissage de la cuve du bain marie 14 Novembre 2018 : Observation des micro algues au microscope + ajout de milieu dans les bouteilles de culture 15 Novembre 2018 : Rendez-vous téléphonique avec la start up + inventaire du matériel pour la construction du dispositif expérimental 16 Novembre 2018 : Rajout de milieu de culture dans les bouteilles + vérification du pH 19 Novembre 2018 : Rendez-vous avec start up + rassemblement de tout le matériel pour le dispositif expérimental+ ajout de milieu de culture dans les bouteilles + vérification du pH 20 Novembre 2018 : Analyse de l'air Quai Saint Bernard + rajout de milieu de culture dans les bouteilles 21 Novembre 2018 : Analyse de l'air Quai Saint Bernard + analyse de l'air métro + vérification que la lumière soit bien captée par les algues au travers de la cuve à algue du dispositif expérimental 23 Novembre 2018 : Rajout de milieu de culture dans les bouteilles 26 Novembre 2018 : Installation des deux bouteilles de culture dans la salle du Bâtiment B + Rajout de milieu de culture de culture + vérification du pH + démarrage de la culture du dispositif expérimental 27 Novembre 2018 : Rajout de milieu de culture + vérification du pH 28 Novembre 2018 : Rajout de milieu de culture + démarrage d'une nouvelle culture d'algues pour en avoir en stock 29 Novembre 2018 : Rajout de milieu de culture + vérification du pH 30 Novembre 2018 : Rajout de milieu de culture + vérification du pH 3 Décembre 2018 : Rajout de milieu de culture + vérification du pH 5 Décembre 2018 : Rajout de milieu de culture + vérification du pH + prise de contact avec AirParif pour plus d'informations sur les analyses de la qualité de l'air. 6 Décembre 2018 : Rajout de milieu de culture + vérification du pH 7 Décembre 2018 : Rajout de milieu de culture + vérification du pH 10 Décembre 2018 : Rendez-vous avec la start up + construction du dispositif d'analyse de l'air 11 Décembre 2018 : Rajout de milieu de culture + vérification du pH + analyse au spectrophotomètre pour les algues du quai 12 Décembre 2018 : Analyse d'air avec les algues du Quai et celles du Greenlab + Rajout de milieu de culture + vérification du pH 14 Décembre 2018 : Rajout de milieu de culture + vérification du pH + analyse d'air avec les algues du Greenlab + essai de séchage des algues à l'étuve + observation des algues au microscope avec cellule de Malassez + tests colorimétriques 17 Décembre 2018 : Rajout de milieu de culture + vérification pH + analyse d'air avec les algues du Greenlab 19 Décembre 2018 : Analyse d'air avec les algues du Greenlab 20 Décembre 2018 : Séchage des algues du quai + analyse des résultats 21 Décembre 2018 : Récupération de la biomasse sèche des algues 27 Décembre 2018 : Analyse des résultats 7 janvier 2018 : Rédaction du rapport