Elimination des traces d’hydrocarbures aromatiques polycycliques en milieu aqueux par l’hémoglobine bovine immobilisée dans des matériaux siliciques mésoporeux
Institution:
Montpellier 2Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) are very stable and carcinogenic pollutants found in petroleum refineries waste waters. Today's processes applied in refineries produce waste waters showing PAH trace concentrations. Nevertheless, a recent European legislation aims to divide the PAH concentration in petroleum refineries waste waters by 100. To reach this objective, enzymatic biotechnologies, because of their high efficiency and low environmental threatens, are very interesting. During this thesis, the peroxidase-like activity of bovine hemoglobin (Hb) toward PAH oxidation has been studied. After an optimization of the process and a complete study of the catalytic mechanisms, the protein has been immobilized on a mesoporous silica support to obtain an industrial efficient biomaterial. Finally, Hb and glucose oxidase (GOx) have been entrapped together into original mesoporous silica, structured with a natural surfactant, to produce hydrogen peroxide in situ from glucose and O2 dissolved in the medium. Results allowed gaining knowledge about Hb catalytic mechanisms, optimizing the process reaching more than 80% elimination of the overall pollutants, producing a very efficient catalytic biomaterial showing better stability of Hb toward various parameters, and also a very promising Hb/GOx nano-bioreactor.
Abstract FR:
Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des polluants très peu réactifs et cancérigènes retrouvés dans les eaux de rejet des raffineries. Les traitements actuellement appliqués en raffineries permettent de rejeter dans l'environnement des eaux ne contenant que des traces de HAP. Néanmoins, une nouvelle directive cadre européenne sur l'eau veut que d'ici 2015 la concentration en HAP dans les eaux de rejet des raffineries soit divisée par 100. Pour parvenir à cet objectif, les biotechnologies enzymatiques, de part leur efficacité et leur faible impact sur l'environnement, sont très prometteuses. Au cours de cette thèse, l'activité de type peroxydase de l'hémoglobine bovine (Hb) vis-à-vis de l'oxydation des HAP a été étudiée. Après une optimisation du procédé et une étude complète des mécanismes catalytiques, la protéine a été immobilisée sur différentes silices mésoporeuses afin d'obtenir un biomatériau efficace pouvant être utilisé en industrie. Pour terminer, Hb a été co-encapsulée avec la glucose oxydase (GOx) dans une silice mésoporeuse originale structurée par des tensioactifs naturels afin de produire in situ le peroxyde d'hydrogène à partir du glucose et de O2 dissout dans le milieu. Les résultats ont permis d'affiner les connaissances sur les mécanismes catalytiques de Hb, d'optimiser le procédé en milieu homogène et hétérogène afin d'aboutir à une élimination de plus de 80 % des polluants dans des conditions similaires aux eaux de rejet, de produire un biomatériau très efficace d'un point de vue catalytique et améliorant la stabilité de la protéine vis-à-vis de différents paramètres, ainsi qu'un nano-bioréacteur bi-encapsulé très prometteur.