Brevet FR2788532A1 — publié le 20000721

DESCRIPTIF L'invention concerne un procédé et une composition de dégradation des esters d'acides gras, notamment des glycérides tels que les triglycérides, composant majoritairement les graisses (d'origine animale, végétale, humaine ou industrielle). Les résidus graisseux figurent parmi les problèmes les plus importants causés par les déchets ménagers. Ces résidus sont à l'origine de l'encrassement des ouvrages d'assainissement de petite taille comme les fosses septiques les fosses toutes eaux, les drains et les puisards, et de taille supérieure comme les stations d'épuration industrielles et urbaines. La problématique des graisses se situe au niveau de leur insolubilité dans l'eau qui entraîne une faible biodégradabilité, leur faible densité ainsi qu'une solidification à température ordinaire (15 à 20 C). Les graisses sont ainsi à l'origine de certaines nuisances comme le colmatage des siphons, des canalisations ainsi que l'apparition de mauvaises odeurs. Ces dernières sont dues d'une part à la présence de certains acides gras dits polyinsaturés présents dans les graisses et qui se dégradent au contact de l'air pour donner lieu à la formation de sous produits malodorants (aldéhydes). Elles sont d'autre part liées à la fixation de produits odorants très généralement liposolubles. C'est précisément le cas du traitement des siphons et des canalisations qui est développé ici. Si les graisses présentent une composition très complexe, la structure de base n'en demeure pas moins commune. Ce sont des triesters de glycérol ou d'alcools divers et d'acides 2 2788532 aliphatiques. Les esters du glycérol appelés triglycérides en sont les composants majoritaires. La dégradation chimique de ces triglycérides procède en deux étapes qui sont une hydrolyse et une P oxydation. Les agents bactériens sont en mesure de réaliser ces réactions par le biais d'enzymes spécifiques des graisses, les lipases, ainsi que de D oxydases qui réalisent l'étape finale de dégradation en sous unités(C02 et H20). La réaction d'hydrolyse, première étape de la dégradation est l'étape limitante du processus de dégradation des graisses. L'invention vise donc à proposer une composition de dégradation des acides gras tels que les glycérides des graisses, applicable aux cas des canalisations et des siphons. Dans tout le texte, on désigne par "lipase" toute enzyme de type hydrolase qui catalyse l'hydrolyse des liaisons esters des glycérides en libérant des acides gras. De même, par "ester d'acides gras", on désigne tout composé dont la molécule comprend au moins une fonction ester et au moins une chaîne grasse ayant entre 3 et 30 atomes de carbone, saturée ou insaturée, aliphatique (ramifiée ou non), cyclique ou non, aromatique ou non. Ce terme englobe les monoesters, diesters, triesters... comprenant une ou plusieurs chaînes grasses, et en particulier les triglycérides. Ainsi un ester d'acide gras comprend au moins un groupement qui répond à la formule générale: O Il R-O-C-G o G est un résidu d'acide gras et R, un groupement issu d'un alcool R-OH. 3 2788532 Il est relativement facile de contribuer à la dégradation des graisses par ajout au milieu aqueux d'un cocktail enzymatique adapté et d'agents bactériens spécifiques du problème à traiter, ce qui est le cas de la plupart des produits existants à l'heure actuelle. Toutefois, le cas des canalisations ou des siphons impose un renouvellement continuel du milieu aqueux et en conséquence l'élimination continue par entraînement des agents précédemment décrits. En conséquence, avantageusement et selon l'invention, afin d'assurer la rémanence de systèmes enzymatiques adaptés dans les milieux décrits (siphons et canalisations), la (les) lipase(s) est (sont) adsorbée(s) sur un support minéral: le talc. Ce dernier présente de manière intrinsèque deux avantages majeurs. D'une part, il s'agit d'un support minéral hydrophobe, qui présente en conséquence une excellente affinité avec le substrat à traiter. D'autre part, en milieu aqueux, le talc présente une densité élevée ce qui permettra le maintien du système enzymatique dans le milieu à traiter. Ce support favorise ainsi l'accessibilité des deux réactifs que sont les graisses et la lipase, ce qui a pour conséquence une amélioration de l'activité. L'invention concerne donc un procédé de dégradation des esters d'acides gras notamment des glycérides composants majoritairement les graisses, caractérisé en ce qu'on met en présence dans un milieu aqueux contenant les esters d'acides gras à traiter: - au moins une lipase qui assurera l'étape d'hydrolyse des graisses - au moins du talc, support hydrophobe sur lequel la lipase s'adsorbe par simple interaction hydrophobe. De plus, de par sa nature hydrophobe, le talc favorise l'approche des esters d'acides gras à sa surface et en conséquence au niveau de la lipase. 4 2788532 - au moins des agents bactériens qui vont renforcer l'activité lipasique par excrétion d'enzymes spécifiques de la oxydation: deuxième étape de la dégradation des graisses en sous-unités hydrosolubles. Avantageusement et selon l'invention, on utilise au moins une lipase qui hydrolyse les esters d'acides gras en glycérol (hydrosoluble) et en acides gras. Comme toutes les enzymes, ce sont des macromolécules de protéine qui présentent une activité spécifique par action sur un substrat défini. Compte tenu de l'hétérogénéité des lipides, avantageusement et selon l'invention, un cocktail lipasique peut être employé afin d'adapter l'activité lipasique à une large gamme de substrats graisseux à dégrader. Avantageusement et selon l'invention, la (les) lipase(s) est (sont) adsorbée(s) sur un support minéral: le talc. L'adsorption a lieu par simple interaction hydrophobe entre le talc et la (les) lipase(s). La contribution de ce support à l'invention réside dans le fait que dans les milieux aqueux à traiter, le talc n'est pas entraîné instantanément: compte tenu de sa densité il persiste dans les parties basses des canalisations ou du siphon pendant un certain temps ce qui rend possible une interaction avec les graisses. D'autre part, l'hydrophobie du talc le rend intéressant puisque cette propriété favorise le contact entre le support, sur lequel la (les) lipase(s) est (sont) adsorbée(s), et les graisses à traiter. Enfin, dans la plupart des cas d'adsorption de lipase sur le talc, il est observé une amélioration de l'activité enzymatique. [brevet Français n A1 2647807 (1990)/ D. Arséguel, M. Baboulène. Biocatalysis and biotransformation. 12, 267 (1995)/ Brevet Français n 9311010 (1993)]. Avantageusement et selon l'invention, il est rajouté des agents bactériens dont le rôle est de compléter l'action s 2788532 enzymatique des lipases. En effet, ces bactéries sécrètent de nombreuses enzymes spécifiques dont des D oxydases qui assurent la deuxième étape de la dégradation des graisses en sous-unités hydrosolubles (C02 et H20). Ces différents composés peuvent être introduits dans le milieu aqueux simultanément par ajout d'une composition selon l'invention. L'invention s'étend donc aussi à une composition de dégradation des esters d'acides gras, notamment des glycérides composant majoritairement les graisses, en milieu aqueux, caractérisée en ce que l'on met en présence dans le milieu à traiter: - au moins une lipase qui assurera l'étape d'hydrolyse des graisses - au moins du talc, support hydrophobe sur lequel la lipase s'adsorbe par simple interaction hydrophobe. De plus, de par sa nature hydrophobe, le talc favorise l'approche des esters d'acides gras à sa surface et en conséquence au niveau de la lipase. - au moins des agents bactériens qui vont renforcer l'activité lipasique par excrétion d'enzymes spécifiques de la D oxydation: deuxième étape de la dégradation des graisses en sous-unités hydrosolubles. Une première étude a permis de mettre en évidence le taux d'adsorption de la lipase sur le support minéral choisi, c'est à dire le talc. Pour cela, il suffit de mélanger l'enzyme et le talc dans une solution tampon à pH 8,0 (phosphate) pendant 90 minutes à 37 C, puis laisser au repos à 25 C pendant 30 minutes. Après centrifugation, le surnageant est analysé par spectrophotométrie Ultra-violet et la densité optique mesurée permet par différence de calculer la quantité d'enzyme adsorbée. Afin de déterminer le rapport talc/enzyme conduisant au meilleur taux d'adsorption, 6 2788532 l'isotherme d'adsorption (figure. 1) est étudié. Cela consiste à suivre l'évolution de la variation de la DO en fonction de R défini comme étant le rapport talc/enzyme. L'étude de cet isotherme montre qu'un palier est atteint à partir de R = 100. Il paraît alors intéressant de se placer à un rapport R =150 pour lequel le taux d'adsorption est maximal: il est de 75% 10,27. L'expérience a montré que l'utilisation d'un tampon acétate (pH = 4, 6)ou d'eau distillée seule conduit à des résultats comparables. Une variante à la technique d'adsorption décrite ci-dessus procédant par un simple mélange de la solution lipasique avec le talc, consiste en la pulvérisation de la solution lipasique sur le talc, puis séchage du talc à une température maximale de 37 C afin de préserver l'intégrité de(s) (1') enzyme(s) Ce dernier procédé peut être amélioré en effectuant l'opération sur un lit fluidisé ce qui permet d'allier une fine pulvérisation (à l'aide d'une buse) de la solution enzymatique à un séchage rapide et efficace du talc. L'étape d'adsorption étant réalisée, la composition suivante a été testée afin de quantifier l'hydrolyse d'un substrat reconnu comme étant représentatif de la composition moyenne des graisses alimentaires, c'est à dire l'huile d'olive. Composition Pourcentage massique (%) Lipase 0,65 Talc 97,10 Culture bactérienne 0,25 Parfum citron microencapsulé 2 Cette composition ainsi que l'huile d'olive sont introduites dans une solution de(NH4)2HPO4 à 13 g/l qui participe à l'équilibre du milieu nutritif bactérien permettant ainsi de 7 2788532 mimer au mieux le milieu à traiter. Ces tests sont réalisés dans des erlenmeyers en aérobiose, à une température de 37 C, et sous agitation dans une étuve bactérienne. La durée de la réaction est de 5 jours. L'erlenmeyer est par la suite retiré de l'étuve. Revenu à température ambiante, il est rajouté au mélange réactionnel du chlorure de Calcium. Celui-ci entraîne alors la précipitation des acides gras libérés après hydrolyse lipasique transformés en sels calciques insolubles dans le milieu. Le précipité formé est alors éliminé par simple filtration sur biichner et le filtrat est extrait plusieurs fois à l'hexane afin de récupérer les graisses restantes. Par évaporation sous vide de la fraction hexanique, il est alors possible de connaître la quantité d'huile récupérée. Par différence, le rendement d'hydrolyse est déterminé. Suivant cette méthodologie, la composition décrite donne un rendement d'hydrolyse des triglycérides constituants l'huile d'olive de 46%. A titre comparatif, cette même composition est testée (en terme de masses de produits actifs mis en oeuvre) dans les mêmes conditions opératoires cette fois, sans talc. La lipase utilisée est donc sous sa forme native. Selon le mode opératoire décrit, le rendement d'hydrolyse est alors de 15%. A titre d'expériences témoins, trois types de compositions sont testées: talc seul - talc et culture bactérienne (utilisés dans les mêmes quantités que précédemment) - talc, culture bactérienne et parfum microencapsulé Ces trois expériences menées dans les mêmes conditions conduisent à des rendements d'hydrolyse nuls. 8 2788532 En conséquence, il apparaît clairement que l'enzyme adsorbée développe une meilleure efficacité que l'enzyme native. Cette efficacité est le résultat d'une double action: une activité enzymatique développée par l'enzyme adsorbée qui est complétée par celle générée par la fraction d'enzyme qui sera désorbée au fur et à mesure du traitement. En conclusion, l'invention décrite présente un système dynamique et rémanent qui favorise la persistance des principes actifs enzymatiques dans les siphons et canalisations afin d'optimiser la dégradation des corps gras. 9 2788532 REVENDICATIONS 1- Procédé de dégradation des esters d'acides gras tels que les triglycérides, les cérides, les stérides.... Qui sont les lipides composant majoritairement les graisses, caractérisé en ce que l'on met en présence dans le milieu à traiter: - au moins une lipase qui assurera l'hydrolyse des graisses - au moins du talc, support hydrophobe sur lequel la lipase s'adsorbe par simple contact hydrophobe. De plus, par sa nature lipophile, le talc favorise l'approche des esters d'acides gras à sa surface et en conséquence au niveau de la lipase. - au moins des agents bactériens qui vont renforcer l'activité lipasique par excrétion d'enzymes spécifiques de la P oxydation: deuxième étape de la dégradation des graisses en sous-unités hydrosolubles. 2- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que un parfum peut être introduit. 3- Procédé selon les revendications i à 2, caractérisé en ce que une ou plusieurs lipases sont utilisées afin d'obtenir un large spectre d'action en fonction du type de substrat graisseux à dégrader. 4Composition de dégradation des esters d'acides gras tels que les triglycérides, les cérides, les stérides... qui sont les lipides composant majoritairement les graisses caractérisée en ce que l'on met en présence dans le milieu à traiter: - au moins une lipase 2788532 - au moins du talc, support hydrophobe, sur lequel la lipase s'adsorbera. - au moins des agents bactériens qui vont renforcer l'activité lipasique par excrétion d'enzymes spécifiques de la P oxydation: deuxième étape de la dégradation des graisses en sous-unités hydrosolubles. - Composition selon la revendication 4 caractérisée en ce qu'un parfum peut être introduit. 6- Composition selon la revendication 4 caractérisée en ce que une ou plusieurs lipases sont utilisées afin d'obtenir un large spectre d'action en fonction du type de substrat graisseux à dégrader. 7- Procédé selon l'ensemble des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il est applicable dans tous les dispositifs autonomes et collectifs d'évacuation (siphons et canalisations) des eaux usées. 8- Procédé selon l'ensemble des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il permet l'élimination des mauvaises odeurs et la limitation des colmatages des ouvrages décrits.