Brevet FR2734261A1 — publié le 19961122

La présente invention est relative à une nouvelle composition pour mortier biologique. Elle est également relative à un procédé de recouvrement d'une surface ou de comblement d'une cavité, telles que les fissures présentes sur les façades d'immeubles, à l'aide notamment d'une telle composition pour mortier biologique. On a déjà décrit dans le brevet européen n" 388 304 un procédé de traitement biologique de surface telle que les façades d'immeubles, les monuments ou tout autre surface artificielle d'origine minérale, par l'application sur les endroits à traiter de microorganismes minéralisateurs, sous forme de suspension dans un milieu liquide aqueux permettant la minéralisation. Ce procédé s'est avéré particulièrement approprié pour le revêtement de surface de monument, car il permet de recréer une couche superficielle de protection de même nature que la pierre d'origine et évite les inconvénients liés à l'application de résine s) nthétique. En poursuivant les recherches dans le domaine des traitements microbiologiques de surface, la demanderesse qui est propriétaire du brevet européen 388 304, a maintenant mis au point un procédé permettant de combler les cavités, notamment les fissures apparues sur les façades d'immeubles et de monuments ou de recouvrir les surfaces telles que les décollements superficiels présents sur les surfaces sculptées comme les statues ou bas reliefs par exemple. Un des objets de la présente invention est de proposer un nouveau procédé présentant toutes les caractéristiques techniques d'application des mortiers classiques quel que soit le t) pue de la roche support, tout en procurant les avantages liés à l'utilisation de matériaux naturels. Un autre objet de la présente invention est de proposer un nouveau procédé permettant d'obtenir un comblement ou une couche de même nature que la pierre sur laquelle il est appliqué, procurant de ce fait un avantage technique et esthétique considérable, puisque l'on recrée la pierre d'origine. D'autres avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description qui va suivre. L'invention concerne en premier lieu une composition pour mortier biologique contenant séparément une charge minérale et une quantité efficace de microorganismes carbonatogènes. Cette composition, comme cela sera expliqué ci-après, permet de mettre en oeuvre un procédé de comblement ou de recouvrement de qualité, notamment utile pour la réfection des monuments ou des surfaces sculptées. Par microorganismes carbonatogènes, on entend des microorganismes qui fabriquent des carbonates de métaux tels que le calcium, le magnésium, le baryum, notamment le carbonate de calcium. Le terme "séparément signifie qu'avant le procédé de comblement ou de recouvrement, les deux matériaux, d'une part la charge minérale, et d'autre part la biomasse, ne sont pas en contact. La composition peut se présenter avantageusement sous la forme d'un "kit" en deux parties contenant chacune les quantités appropriées de matière. Bien que la composition pour mortier biologíque selon la présente invention soit particulièrement adaptée à l'application sur des roches carbonatées, telles que le calcaire, la dolomie ou le marbre selon un mode général de réalisation, elle peut être appliquée à la plupart des roches sédimentaires y compris celles à base de silice comme le grès. On citera notamment: les roches carbonatées naturelles fraîchement sorties de bancs, . les roches carbonatées plus anciennes, les roches carbonatées en bon ou en mauvais états, les supports inertes - pierres artificielles en bon ou mauvais états, - roches non carbonatées en bon ou mauvais états, les marbres (dans ce cas, la poudre employée pourra être une poudre de marbre). Les charges minérales doivent être sous forme de poudre afin de permettre l'amalgame avec les microorganismes. De préférence, la charge minerale passe au tamis de 2 mm et présente une granulométrie de préférence comprise entre 1 et 1000 micromètres. Parmi les charges minérales convenant particulièrement dans le cadre de la présente invention, on citera à titre non limitatif les roches carbonatées telles que le tuffeau, la craie, le calcaire de Saint Maximim, le calcaire de Courville, le calcaire de Saint Vaast qui sont des roches sédimentaires, et généralement tous les matériaux qui contiennent le calcaire comme constituant principal. Cependant, tous les matériaux qui contiennent une proportion important de silice, comme la brique réfractaire et les grès peuvent également convenir dans certaines conditions. Les pierres artificielles telles que le CiporexOR, les plâtres, les stucs etc. pourraient également être envisagées pour certains usages. Bien entendu, d'autres variétés de calcaire peuvent être utilisées sans sortir du cadre de la présente invention. Par l'expression "quantité efficace de microorganismes carbonatogènes", on entendra une quantité suffisante permettant, dans Ic cadre du procédé qui sera décrit ci-après, de former un liant assurant la cohésion du mortier biologique. Cette quantité pourra varier dans les proportions assez importantes selon la nature et la porosité de la roche utilisée. Cette quantité pourra être déterminée à l'aide de manipulations simples par l'homme du métier. Par exemple, après mélange préalable d'une quantité déterminée de microorganismes carbonatogènes avec un liquide nutritif approprié puis addition de la charge minérale, le mortier ainsi constitué doit présenter après 4 à 6 heures, une dureté et une solidité assimilable à celle d'un mortier classique. Les microorganismes carbonatogènes sont largement répandus. Leur présence et leur relation avec les dépôts carbonatés, tels que les tufs ou travertins ont de nombreuses fois été décrits. Parmi ces microorganismes ïarbonatogénes, il faut citer les algues, les champignons et de préférence les bactéries. Ces microorganismes ne doivent pas être dangereux pour l'homme et son environnement. De préférence, on utilisera une (ou des) souche sauvage connue pour sa résistance et son pouvoir de compétition; ces souches peuvent être soit trouvées dans des collections, soit prélevées en milieu naturel et isolées dans un laboratoire spécialisé. Dans ces conditions, le milieu utilisé sera la plupart du temps relativement simple, ces souches n'ayant pas en général de besoin spécifique, sauf éventuellement une source de carbone énergétique. Néanmoins, il peut être utile de fournir à la souche des éléments plus assimilables ou plus énergétiques afin de favoriser son métabolisme, par exemple l'utilisation de bouillon de peptone, acides aminés, base purique et pyrimidinique et/ou vitamincs, comme cela sera décrit ci-après. Bien entendu, I'invention est plus particulièrement utilisable avec des microorganismes s'incrustant de carbonates de calcium, mais il est possible d'envisager d'autres types d'incrustation ou des co-incrustations. C'est pourquoi dans ce qui va suivre, on parlera plus particulièrement de microorganismes, notamment de bactéries, carbonatogènes, ceux-ci pouvant fixer du carbonate de calcium et/ou de magnésium ou d'autres minéraux. Par ailleurs, de tels microorganismes peuvent dans certains cas fixer ou s'imprégner d'adjuvants ou de pigments renforçant la couleur, la dureté ou une autre qualité selon les applications souhaitées (décoration de papier peint, tissus, bois etc.). Dans le cadre de la présente invention, les bactéries carbonatogènes seront plus particulièrement choisis parmi les familles bactériennes Bacillaceae, de préférence dans le genre Bacillus, Pseudomonadaceae de préférence dans le genre Pseudomonas, Enterobacteriaceae de préférence dans le genre Proteus, Vibrionaceae, de préférence dans le genre Aeromonas. I1 est possible d'utiliser des cultures pures d'une souche spécifique ou bien des mélanges. A titre d'exemple spécifique de bactéries utilisables dans le cadre de l'invention, on peut citer - Bacillus brevis, - Bacillus licheniformis, - Bacillus cereus, - Bacillus megatcrium - Pseudomonas stutzerii - Proteus mirabilis - Aeronoma hydrophila. La liste des bactéries n'est nullemcnt limitative. D'autres bactéries peuvent être sélectionnées de préférence à partir d'accumulations naturelles de bactéries calcifiées, des études ont en effet montré qu'il était possible de prélever ces microorganismes "fossilisés" ou incrustés par exemple, dans des dépôts calcaires, stalactites, concrétions des sols, mondmilch. Les microorganismes notamment les bactéries peuvent se présenter sous la forme d'une suspension aqueuse. Dans ce cas, elles seront présentes de préférence à raison de 1()6 à l()l2/g. Avantageusement, elle se présente sous une forme concentrée, par exemple un culot bactérien à raison de 106 à 10l2/mg. Selon une variante préférée, les microorganismes notamment les bactéries se présenteront sous une forme lyophilisée. Les procédés permettant de lyophiliser les microorganismes sont bien connus dans l'art. On rappellera que le principe de la lyophilisation réside par définition dans la dessication d'un produit à l'état congelé, l'extraction de la plus grande partie de l'eau se faisant par sublimation, passage direct de la glace à l'état de vapeur. Il est admis que la lyophilisation provoque certains dommages dans la population de microorganismes. Cependant, dans le cadre de l'invention, il est possible d'utiliser une population de microorganismes lyophilisés dans laquelle au moins 9() % desdits microorganismes auront conservé leur potentiel de multiplication lorsqu'ils auront été mis dans les conditions appropriées qui seront décrites ci-après. La quantité de microorganismes, notamment de bactéries carbonatogènes nécessaires à la composition par rapport à une quantité déterminée de charge minérale peut varier considérablement selon la nature même des charges minérales. On considèrera cependant dans une variante préférée que le rapport en poids des microorganismes carbonatogènes par rapport à la charge minérale est compris en poids entre (),1 et 1()(), de préférence entre (),5 et 50 et encore plus avantageusement entre 1 et 1(). La composition pour mortier biologique selon l'invention pourra comprendre à titre facultatif d'autrcs charges telles que les colorants, les pigments ou les fongicides. Les antifongiques acceptables sont ceux qui présentent une bonnet solubilité qui ne font pas varicr Ic pll du milieu et qui ne sont pas bactéricides. Par ailleurs, ils doivent être stérilisables et ne pas perturber la croissance ni la carbonatogénèse bactérienne ou des microorganismes en général. Ils sont généralement connus pour leur application dans le domaine pharmaceutique ou phytosanitaire. Après des recherches systématiques, on a trouvé que certains fongicides préventifs ou curatifs comme les dérivés de l'acide dithiocarbamique tels que le mancozèbe (dithane I-C58), les dérivés de l'acide carbamique et les benzimidazoles tels que ceux à base de la matière active Bénomyl, comme le Benlate, l'actidione (c!-cloheximide), les dérivés de triazoles comme le nitrate d'éconazole dans certaines conditions, convenaient particulièrement pour la réalisation de la présente invention. Le fongicide ou mélange de fongicides pourra être inclu dans la quantité de microorganismes carbonatogènes ou dans la charge minérale ou éventuellement dans les deux. L'invention concerne également un procédé de recouvrement d'une surface ou de comblement d'une cavité, caractérisé en ce que l'on revitalise des microorganismes notamment des bactéries carbonatogènes au moyen d'un liquide nutritif, en ce que la masse revitalisée de microorganismes, notamment de bactéries, obtenue est mélangée à une charge minérale et le mortier résultant est appliqué à la zone à recouvrir ou à combler. De préférence, le procédé est mis en oeuvre au moyen de la composition pour mortier biologique selon l'invention. Par l'expression "revitalisée", on entendra que les bactéries sont en état de croissance substantiel de l'ordre de 4 ou 5 heures. Les matériaux à traiter seront toutes les roches précédemment citées dans le préambule de la description~et de préférence les roches calcaires. On citera les surfaces non sculptées comme les parois des monuments ou des immeubles ainsi que les surfaces sculptées telles que les statues, les bas reliefs etc. On a trouvé que le procédé selon l'invention permettait de restituer à la pierre un aspect naturel coloré ou non et qu'il permettait de ragréer les pierres alvéolinisées ou pulvérulentes. II permet de plus de refaire les jointements des pierres et de rcconstitucr les joints dégradés. II permet également de coller, reconstituer ou sceller les pierres considérées. Dans le cas des surfaces sculptées, il permet de restaurer le moulage initial, de reboucher les fissures ou de réparer les décollements superficiels. En général, ce procédé permet de consolider et de réparer la statuaire et toute surface sculptée. Le procédé peut également être appliqué au comblement d'autrcs cavités comme les cavités biologiques telles que les implants dentaires, les prothèses de disque intervertébral ou toute autre cavité osseuse appropriée. Le procédé peut également être appliqué au recouvrement de surfaces aussi diverses que le bois, le plâtre, le tissu, le papier pour la décoration notamment en présence de colorant. Le milieu nutritif devra respecter le pl-l compatible avec la croissance du microorganisme et avec la nature du substrat. Il peut s'agir d'un milieu nutritif standard bien connu. De manière générale, le milieu de culture doit assurer aux microorganismes une source de carbone, d'azote, de soufre et des autres éléments indispensables à leur fonction physiologique. En ce qui concerne les bactéries carbonatogènes, elles sont en général hétérotrophes aérobies, c'est-à-dire que le milieu doit leur fournir une source de carbone organique. II devra en outre être riche en acide aminé, en nitrate et pauvre en hydrate de carbone de façon à ne pas induire de production d'acide. On donne à titre indicatif une composition de milieu nutritif convenant à l'application du procédé selon l'invention - Peptone, levure, chlorure de calcium, chlorure de magnésium, nitrate de potassium, sel de mer, le pl-l étant équilibré entre 7 et 8. On donne ci-après une variante avantageuse d'un milieu nutritif: Peptone (),5â l()g/l Levure (),5 à l() g/l Chlorure de calcium 1 à 2() g/l Chlorure de magnésium (),I à 5 g/l Nitrate de potassium (),1 à 1 () g/l Sel () à 1() g/l Avantageusement, un fongicide ou un mélange d'antifongique sera présent à raison de 10 à 50 mg/l de milieu nutritif. De préférence les microorganismes sont revitalisés jusqu'à ce qu'ils soient en phase exponentielle de croissance afin dc faciliter le durcissement ultérieur du mortier biologique. Avant la mise en place du mortier, la roche support peut avoir été traitée avec une pulvérisation d'antifongique au cas où l'antifongique n'a pas été ajouté à la composition de mortier biologique ou au liquide nutritif. Les techniques d'application sont celles des mortiers classiques quel que soit le type de la roche support. Après sa mise en place, le mortier biologique peut être nourri périodiquement par pulvérisation d'un milieu nutitif adapté au microorganisme utilisé. L'invention est illustrée ci-après par un exemple de réalisation donnée à titre indicatif et non limitatif. La composition de mortier biologique comporte d'une part une charge minérale de poudre de Saint Msimin passant au tamis de 1 mm ( 5 g) et d'autre part, un culot bactérien obtenu par centrifugation (5 g) et qui comprend 108 bactéries/mg. Le culot se présente sous la forme d'unc crème épaisse mais néanmoins liquide. A ce culot est ajouté 2,5 g d'un milieu nutritif de composition suivante Peptone 8 g/l Levure 8 g/l Chlorure de calcium IG g/l Chlorure de magnésium 2 g/l Nitrate de potassium 4 g/l Sel de mer 1() g/l Benlate 1() mg/l le pH étant maintenu à 7.7. La souche utilisée est Bacillus cereus. Après mélange du milieu nutritif avec le culot bactérien et une période de latence permettant aux bactéries de se trouver en phase exponentielle de croissance (6() minutes), la charge minérale est ajoutée, mélangée puis appliquée sur une fissure d'une roche de Saint Maximin et (en laisse durcir. La roche fissurée est au préalable imbibée de milieu nutritif jusqu'à reflux. Le mortier est nourri 5 fois. Après durcissement, le mortier normé est éventuellement poncé ou travaillé de manière classique et conduit à un comblement présentant les mêmes caractéristiques que la pierre d'origine. On donne ci-après un autre exemple réalisé sur la cathédrale d'Amiens. Un traitement expérimental a été effectué sur la cathédrale d'Amiens. Ce traitement a pour but de recoller de petites "cloques" centimétriques qui se sont formées sur certaines surfaces du monument. Mise en place du traitement Le traitement des "cloques" se fait en trois temps. La première opération consiste à imbiber la zone interne de la "cloque" avec de la biomasse à l'aide d'une seringue. La cloque est ensuite rebouchée avec un mélange de CaC03 (Blanc de lKleudon) et de collcentré bactérien. Ce mélange forme une pâte suffisamment visqueuse pour ne pas provoquer lors de sa mise en place, de coulures à l'extérieur des "cloques" Ces deux premières opérations sont effectuées par le restaurateur. Avant les pulvérisations finales de la biomasse et du liquide nutritif, les "cloques" et leurs remplissages sont laissés à sécher afin de ne pas provoquer un écoulement de la pâte hors des "cloques". La pulvérisation de biomasse initiale et les pulvérisations quotidiennes de milieu nutritif ont été effectuées. Les zones traitées ont reçu un total de six doses nutritives dont deux le dernier jours à cinq heures dtintervalle. La souche employée est Bacillus ccreus. Localisation du traitement La cathédrale Notre-Damc à Amiens a été construite au XII le siècle (1220-1280), essentiellement en craie issue de carrières locales. Le traitement a eu lieu au niveau dc trois quadrilobes successifs situés sur le grand portail de la façade orientale de la cathédrale. Seules certaines portions de ces quadrilobes ont été traitées. Elles sont présentées sur la figure n 1. Zone n 1 : Surface interne du lobe droit du quadrilobe. Cette surface comprend trois "cloques" rebouchées avec de la pâte. Le reste du quadrilobe (sculptures et moulures) n'est pas traité. Zone n 2 : Surface située entre les deux quadrilobes. Cinq cloques sont rebouchées à ce niveau. Zone n 3 : Moulure entourant la partie supérieure du quadrilobe. Zone n 4 : Partie interne du quadrilobe. Une cloque a été rebouchée au niveau du bras d'une sculpture. Les moulures cntourant le quadrilobe ne sont pas traitées. Une photographic du lobe de la X.01lez n 4 après traitement est donnée en figure 2. REVENDICATIONS 1. Composition pour mortier biologique contenant séparément une charge minérale en poudre et une quantité efficace de microorganismes carbonatogènes. z Composition pour mortier biologique selon la revendication l, caractérisée en ce que la charge minérale est choisie parmi les roches carbonatées. 3. Composition pour mortier biologique selon la revendication -, caractérisée en ce que la charge minérale est choisie dans le groupe constitué par le blanc de bleudon, le tuffeau, le calcaire de Saint blaximin, le calcaire de Saint Vaast, le calcaire de Couraille, la brique réfractaire, les pierres artificielles. 4. Composition pour mortier biologique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la charge minérale présente une granulométrie moyenne entre 1 et 1()(H) micromètres. 5. Composition pour mortier biologique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les microorganismes sont sous forme lyophilisée. 6. Composition pour mortier biol gique selon la revendication I ou 5, caractérisée en ce que les microorganismes sont des bactéries carbonatogènes. 7. Composition pour mortier biologique selon la revendicatiox ( > , caractérisée en ce que les bactéries carbonatogènes seules ou en mélange sont choisies dans le groupe constitué par les Bacillaceae, Pseudomonadaceae, Enterobacteriaceae ou Vibrionaceae. & Composition pour mortier biologique selon la revendication I, caractérisée en ce que le rapport en poids de la quantité de charge minérale par rapport à la quantité de microorganismes est comprise 0,1 et 100. 9. Composition pour mortier biologique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle contient un ou plusieurs colorants et/ou un ou plusieurs pigments et/ou un ou plusieurs fongicides. 10. Composition pour mortier biologique selon la revendication 9, caractérisée en ce que les fongicides sont à base de Benomyl, de mancozèbe, d'éconazole ou de cycloheximide. 11. Procédé de comblement d'une cax ité, caractérisé en ce que l'on revitalise des microorganismes Çarbonatogirncs au moyen d'un liquide nutritif, en ce que la masse revitalisée de microorganismes obtenue est mélangée à une charge minérale et le mortier résultant est applique à la zone à combler. 12 Procédé de recouvrement d'une surface, notamment calcaire, caractérisé en ce que l'on revitalise des mitroorganismes carbonatogènes au moyen d'un liquide nutritif, en ce que la masse revitalisée de microorganismes obtenue est mélangée à une charge minérale et le mortier résultant est appliqué à la zone à recouvrir. 13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre à l'aide d'unc composition pour mortier biologique selon l'une des revendications 1 à 1(). 14. Procédé de selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que le milieu nutritif comprend: Peptone (),) à 0,5 10 g/l Levure (),:) à 10() g/l Chlorure de calcium I à 2() g/l Chlorure de magnésium (),l à 5 g/I Nitrate de potassium (),1 à 10 g/l Sel () à 10g/l Antifongique 10 à 50 mg/ml.