Brevet FR2627057A1 — publié le 19890818

I 2627057 Composition a activite bactéricide ou bacteriostatique La présente invention concerne une composition ayant une activité bactéricide ou bacteriostatique Il existe une demande importante à la fois dans le domaine industriel et dans d'autres domaines pour des agents ayant une activité bactéricide ou bactériostatique ou les deux Un agent ayant une activité bactéricide va détruire les bactéries alors qu'un agent ayant une activité bacteriostatique va inhiber la croissance des bactéries sans les détruire. Des exemples d'agents bactéricides à. usage industriel sont les phénols et leurs dérivés. l'hypochlorite. le chlorure mercurique et les composes organiques du mercure. Beaucoup de ces agents sont des produits chimiques spéciaux qui sont coûteux. Les acides humiques que l'on trouve dans la nature dans des matériaux tels que les boues résiduaires ou les matières de décomposition des plantes (compost) présentent, d'après la littérature spécialisée, une certaine activité anti-microbienne. A ce sujet, on peut se référer par exemple à Hasset et al., Bacteriocidal Action of Humic Acids, Soil. Biol. Biochem. 19. 111-113. (1987). Toutefois, en raison des origines diverses de ces sources naturelles, il est difficile, voir impossible. de produire un acide humique naturel homogène et consistant. Il est également difficile et coûteux d'extraire des acides humiques de ces sources naturelles, en raison de leur faible teneur en acide humique. Conformément à la présente invention, il est proposé une composition ayant une activité bactéricide ou bactériostatique comprenant un agent choisi parmi l'acide humique dérivé du charbon, ses sels et ses dérivés. et un support approprié Il est proposé en outre. selon l'invention. une méthode pour réduire l'activité bactérienne d'un lieu comprenant l'étape d'application à ce lieu d'une composition telle que décrite ci-dessus. L'essentiel de l'invention repose sur le fait que l'acide humique est dérive du charbon On sait que le charbon est une roche carbonacee d'origine organique vegetale, qui s'est formé par des conditions de température et pression. et une serie de processus chimiques pendant une période dite de "charbonnification". De préférence. le charbon est un produit compris dans la gamme allant de la lignite/ charbon brun au charbon dur bitumineux. L'acide humique dérivé du charbon presente plusieurs avantages par rapport à l'acide humique provenant d'autres sources naturelles. par exemple des matières organiques d'origine végétale I. Le charbon permet de produire l'acide humique sous une forme stable et avec une consistance uniforme et reproductible. La consistance du produit est vitale pour les applications commerciales, Les acides humiques dérives de matières vegetales naturelles ou de boues residuaires ont une activité biologique variable. en raison de facteurs tels que leur origine divergente et les structures qui en decoulent 2. L'acide humique derivé du charbon et ses sels et dérives se sont révéles avoir une activité biocide à de faibles concentrations, par exemple 350 ppm. La littérature montre que l'acide humique provenant de sources naturelles ne présente pas d'activité biocide à d'aussi faibles concentrations. 3. Il est difficile d'extraire des acides humiques à partir de matières végétales naturelles et de boues résiduaires en raison de la faible teneur en acide humique. En conséquence, l'acide humique dérive de ces sources est coûteux. L'acide humique dérivé du charbon présente généralement l'analyse élémentaire suivante: Elément Gamme (pourcentage) Carbone 45-70 (typiquement 60-65) Oxygène 20-40 (typiquement 25-35) Hydrogène 2-6 (typiquement 3-4} L'acide humique dérivé du charbon contient également du soufre et de l'azote Le soufre est généralement présent dans une proportion allant jusqu'à 5% (teneur type 0.5-2%). tandis que l'azote est généralement présent dans une proportion de 1-2% ( teneur type 1,5%). L'acide humique dérivé du charbon doit être également distingué de l'acide humique dérivé de sources naturelles par le fait qu'il contient une proportion plus élevée en composés aromatiques et un rapport plus élevé des groupes phénoliques aux groupes carboxyliques. A titre d'exemple, le rapport moyen des groupes phenoliques aux groupes carboxyliques dans un acide humique dérivé du charbon est de 1,46, alors que ce rapport est d'environ 1,08 pour un acide humique d'origine naturelle vegetale L'acide humique peut être sous forme d'acide libre ou sous forme d'un sel ou un autre derivé approprie Il est préférable que l'acide humique soit sous la forme d'un sel soluble dans l'eau tel qu'un sel de metal alcalin La composition peut être sous forme solide ou liquide, en fonction du support. Lorsque le support est liquide, il s'agit de préférence d'un support aqueux. Sous cette forme, la composition peut être utilisée comme désinfectant domestique ou industriel. La composition avec un support aqbeux s'est révélée particulièrement utile pour la désinfection de l'eau dans les tours de refroidissement ou dans les plateaux en cascades sur lesquels passe l'eau dans ces tours. La composition peut également être utilisée sous la forme d'un savon ou une autre forme solide appropriée. Lorsqu'un milieu aqueux est utilisé, le pH du milieu est generalement de l'ordre de 2-12, de préférence de 7-8,5. La concentration de l'agent dans la composition varie selon la nature de l'application. Genéralement. la concentration de l'agent est de l'ordre de 4-25% en poids. Pour divers supports, la limite superieure de la concentration de l'acide humique ne dépasse généralement pas 17% en poids, car pour des concentrations supérieures, il y a une tendance à la gélification. La composition peut être utilisée pour réduire l'activité bactérienne d'un endroit auquel elle est appliquée. L'action de la composition est bactéricide pour des concentrations élevées de l'agent et bactériostatique pour des concentrations plus faibles, Dans les deux cas, l'activité bactérienne du lieu est réduite. L'acide humique est obtenu à partir du charbon qui a été oxydé. La littérature décrit divers moyens d'oxydation du charbon. Certains de ces procédés implique l'oxydation sèche du charbon à l'air, et d'autres impliquent l'oxydation par voie humide du charbon. L'acide humique est de préférence dérivé d'un charbon qui a été oxydé par un procédé décrit et revendiqué dans la Publication du Brevet Europeen n' 0298710 (demande n' 88306134,3), Le procédé selon cette demande de Brevet Européen implique le mélange du charbon avec un milieu aqueux pour produire une suspension ayant un pH dans la gamme de 4-9, la réaction de la suspension avec un oxydant gazeux choisi parmi l'air, l'oxygene et leurs melanges, dans des conditions de température et de pression et pendant une durée telles, qu'elles provoquent l'oxydation du charbon, produisant ainsi du charbon oxydé contenant des acides humiques, et la séparation du charbon oxyde contenant de l'acide humique du milieu aqueux. Ce procédé présente l'avantage particulier d'un rendement en acide humique et d'une sélectivité élevés. L'acide humique peut être récupéré à partir du charbon oxydé par extraction avec des alcalis aqueux. Ceci conduit à une solution contenant l'acide humique sous la forme d'un sel d'alcali soluble. L'acide humique libre peut être genére à partir de ces solutions par acidification L'invention sera mieux comprise a l'aide des exemples non limitatifs ciapres. Le premier exemple decrit un procéde particulier pour la production d'acide humique Le second exemple décrit certaines études d'activité réalisées à l'aide d'acide humique Exemple 1 g d'un charbon d'Afrique du Sud, ayant une dimension moyenne des particules de 10 microns, sont mis en suspension dans 400 ml d'eau et transfères quantitativement dans un autoclave muni d'une agitation, d'une capacité de 2 litres. L'autoclave est chargé d'oxygene jusqu'à une pression de 4,0 MPa (à froid) et fermé hermétiquement. On met en route simultanement la turbine d'agitation à une vitesse de rotation de 1500 tpm, et le chauffage du type à barres La température est maintenue à 150 * 2VC pendant la période souhaitée, après quoi la réaction est arrêtée par refroidissement du réacteur à l'aide d'un jet d'air comprime et on laisse la pression descendre au niveau de la pression atmosphérique, par ouverture d'une soupape. La teneur en acide humique du charbon oxydé est alors déterminée comme suit: la suspension de charbon, transférée quantitativement dans un ballon à fond rond, est mélangée avec 20 g d'hydroxyde de sodium en pastilles et soumise au reflux pendant cinq heures, après quoi le mélange réactionnel est refroidi et centrifugé pour séparer le résidu. Le résidu est lavé deux fois avec une solution de NaOH 0At N et deux fois avec de l'eau. Toutes les solutions de lavage sont ajoutées à la solution obtenue après centrifugation. Le résidu est seché, pesé et la teneur en matière organique est déterminée L'acide humique contenue dans la solution est recuperee par precipitation. apres acidification avec de l'acide chlorhydrique à un pH de 2. L'acide humique maintenant insoluble est centrifuge. lave avec une solution de HCI 0,1 N et avec de l'eau. Apres sechage jusqu'a poids constant, l'acide humique solide est pesé et analyse pour déterminer la teneur en matière organique Résumé des conditions réactionnelles: Température 150 C Pression partielle de l'oxygène 4,0 MPa (à froid) Concentration de la suspension 5% Les resultats obtenus sont rassembles dans le tableau ci-dessous. Temps réactionnel C récupéré (minutes) en % d'acide humique 45,5 52,5 180 63.5 240 45.7 Les pourcentages d'acide humique se réferent à la teneur en carbone du charbon de depart L'analyse élémentaire de l'acide humique conduit aux résultats suivants: Element Pourcentage Carbone 63.3 Oxygène 31,3 Hydrogène 3,4 Soufre 0,4 Azote 1,6 Exemple 2 La faculté de l'acide humique. produit dans l'Exemple 1, à inhiber la croissance des bacteries, a éte examinee Le procédé type suivi est le suivant: Trois flacons Erlenmeyer munis de bras latéraux sont remplis avec un milieu de culture stérile (bouillon de culture). Tous les milieux contenus dans les flacons sont inocules avec le microorganisme sur lequel l'action de l'acide humique doit être evaluée Dans deux flacons, on introduitde l'acide humique de façon à obtenir respectivement des concentrations de 0,01% et de 0,1% (en masse par volume) en acide humique. Dans le troisième flacon, on n'introduit pas d'acide humique, afin de pouvoir l'utiliser comme flacon témoin. On fait incuber les flacons a 27'C et on suit la croissance des microorganismes par lecture de l'absorbance à 540 nm à l'aide d'un spectrophotometre ultraviolet/visible, pendant la période d'incubation L'opération mentionnée ci-dessus a été effectuee en double pour chaque microorganisme teste. Les cinq microorganismes, c'est-à-dire bactéries, suivants ont été testés, pour couvrir un large spectre: Pseudomonas aeruginosa Staphylococcus aurcus Escherichia coli Bacillus subtilis Acinetobacter calcoaceticus Les résultats obtenus sont les suivants a) Avec P aeruginosa La période necessaire pour que les microorganismes témoins doublent en nombre (flacon contenant le milieu de culture et.le microorganisme, mais pas d'acide humique) est déterminée comme étant de 2,4 heures. Dans les flacons contenant 0,01% en m/v d'acide humique et 0,1% en m/v d'acide humique, les périodes nécessaires pour doubler le nombre des microorganismes se sont révélées être de 8,6 et de 11,55 heures, respectivement. Ainsi, les concentrations en acide humique de 0,01% en m/v et 0,1% en m/v présentent une action inhibitrice sur P. aeruginosa, dans des conditions de croissance idéales b) Avec S. aureus Les périodes nécessaires pour que les microorganismes doublent en nombre dans le milieu témoin et dans les milieux contenant 0.01% en m/v et 0,1% en m/v d'acide humique se sont révélées être de 1,22. 1,68 et 8,21 heures, respectivement Ainsi. l'acide humique dans une concentration de 0,1% m/v inhibe la croissance de S aureus dans des conditions de croissance idéales c) Avec E Coli Les périodes nécessaires pour que les microorganismes doublent en nombre dans le milieu témoin et dans les milieux contenant 0,01% en m/v et 0,1% en m/v d'acide humique se sont révélées être de 1,28. 1,58 et 4,06 heures, respectivement Ainsi, l'acide humique dans une concentration de 0,1% m/v inhibe la croissance de E. coli dans des conditions de croissance idéales. d) Avec B subtilis Les périodes nécessaires pour que les microorganismes doublent en nombre dans le milieu témoin et dans les-milieux contenant 0. 01% en m/v d'acide humique se sont révélées être de 1,79 et 3,07 heures, respectivement Aucune conclusion définitive n'a pu être tirée, car il n'a pas été obtenu de résultat avec un milieu contenant 0,1% en m/v d'acide humique. e) Avec A calcoaceticus Les périodes nécessaires pour que les microorganismes doublent en nombre dans le milieu témoin et dans les milieux contenant 0,01% en m/v et 0,1% en m/v d'acide humique se sont révélées être de 2,87, 2,54 et 12,15 heures, respectivement Ainsi, l'acide humique, à une concentration de 0,1% en m/v, inhibe la croissance de A calcoaceticus dans des conditions de croissance idéales. Exemple 3 L'efficacité de l'acide humique dérive du charbon. produit selon l'Exemple 1. est comparée avec un acide humique naturel de boues résiduaires. Méthodologie; Microorganismes testés: Klebsiella pneumoniae Pseudomonia aeruainosa P Fluorescens B. cereus A. calcosceticus Biocide utilisé Concentration en acide humique dérivé du charbon 350 ppm Les microorganismes testés sont exposes a la concentration en acide humique ci-dessus pendant 6 heures. On détermine le nombre initial de bacteries et de nouveau, 6 heures apres l'addition de l'acide humique. Le pourcentage de mortalite est calcule comme suit: nombre de survivants % de mortalité 100 =(----------------------------) x 100 nombre. initial Résultats Tableau I L'action de l'acide humique sur les microorganismes testes Microorganisme testé % de mortalité P Fluorescens 86 P aeruginosa 85 B. cereus 96 A calcosceticus 66 Klebsiella pneumoniae 99 En comparant les résultats du Tableau I avec des donnés publiées (Hassett et al Soil, Biol. Biochem, 19. 111-113, (1987)), il apparaît clairement que les acides humiques dérivés du charbon sont nettement plus efficaces que l'acide humique d'origine végétale. Une concentration nettement inférieure, à savoir 350 ppm contre 700 ppm, donne en 6 heures un pourcentage de mortalité supérieur (86%) à celui obtenu avec des acides humiques naturels (obtenus à partir de boues résiduaires) sur une période de 24 heures, REVENDICATIONS 1. Composition ayant une activite bactéricide ou bacteriostatique comprenant un agent choisi parmi l'acide humique dérivé du charbon, ses sels et ses dérivés, et un support approprie 2 Composition selon la revendication 1, dans laquelle l'acide humique dérivé du charbon contient au moins les éléments suivants- Elément Gamme (pourcentage) Carbone 45-70 Oxygene 20-40 Hydrogene 2-6 3. Composition selon la revendication 2, dans lequel l'acide humique dérivé du charbon contient également les élements suivants Elément- Gamme (pourcentawge Soufre jusqu'à 5 Azote 1-2 4. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'agent est un sel de métal alcalin d'acide humique dérivé du charbon. 5. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le support est un support liquide 6. Composition selon la revendication 5 dans laquelle le support liquide est un support aqueux. 7, Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la concentration de l'agent est dans la gamme de 4 à25% en poids. 8. Composition selon l'une quelconque des revendications I à 6, dans laquelle la concentration de l'agent est dans la gamme de 4 à 17% en poids. 9. Méthode de réduction de l'activité bactérienne d'un endroit, comprenant. les étapes d'application à cet endroit d'une composition selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Méthode selon la revendication 9, dans laquelle l'endroit est un milieu aqueux.