Brevet FR2874022A1 — publié le 20060210

COMPOSITION DESTINEE A FIXER DES PARTICULES PULVERULENTES ETIOU GRANULEUSES DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne une composition destinée à fixer des particules pulvérulentes et/ou granuleuses appartenant notamment à des talus pentus, des falaises, des éboulis, des terrils de mines, des tas sable ou de graines, des pistes ou des routes. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE Les compositions connues utilisant des biopolymères mélangés à de l'eau sont destinées à coller des graines dans le cadre des engazonnements. Les graines sont préalablement mélangées auxdites compositions pour être ensuite pulvérisées sur les surfaces à engazonner. Les compositions qualitatives et quantitatives et les buts poursuivis sont différents de ceux qui sont concernés par la fixation des particules constitutives de masses bien déterminées afin de les protéger, par exemple contre le vent. Les compositions connues utilisant des polymères synthétiques mélangés à des solvants sont destinées à protéger les sols ou les surfaces dans le cadre d'une lutte 15 contre l'érosion. Les compositions qualitatives et quantitatives et les buts poursuivis sont également différents de ceux qui sont concernés par la fixation des particules constitutives de masses bien déterminées afin de les protéger, par exemple contre le vent. RESUME DE L'INVENTION L'invention vise à réaliser une composition du genre en question destinée à mettre en oeuvre une solution inédite et efficace apte à résoudre le problème de la fixation de particules susceptibles d'être emportées par le vent. Sa formulation comprenant au moins un polymère d'origine naturelle, en fait un produit particulièrement respectueux de l'environnement et de la santé humaine. Ces substances agissent, lorsqu'elles sont mélangées, en synergie et permettent d'obtenir un fixateur a très fort pouvoir couvrant, collant et liant pouvant être utilisé dans le traitement de substrats divers. Ce procédé réduit de façon très significative l'émission ainsi que la dispersion des poussières. La réaction avec le substrat est de type mécanique, il n'y a ainsi pas de 30 dénaturation des produits traités. La composition en question permet également de lutter contre l'érosion par fixation des sols et des sédiments. De plus, il est facile à mettre en oeuvre et économique. Les émissions de poussières d'origines diverses, mais notamment celles entraînées par certaines activités industrielles telles le secteur des mines et carrières, les sites de stockage à ciel ouvert ou encore par des sites naturels comme les dunes littorales ont conduit au développement d'un moyen de traitement de ces nuisances. En effet ces phénomènes d'empoussiérage génèrent des préoccupations telles que la protection du personnel et des populations environnantes, le respect de l'environnement mais ils ont également des conséquences sur certaines activités économiques (le tourisme en particulier). Par ailleurs, dans le secteur des mines par exemple, les stocks de minerais pulvérulents peuvent être diminués par l'effet du vent qui emporte de nombreuses particules. Ceci représente un impact économique non négligeable et il apparaît donc nécessaire de protéger ces stocks. Des critères d'écotoxicité ont ainsi été définis afin que l'utilisation de cette préparation ne présente pas de dangers pour l'environnement. La composition selon l'invention se caractérise essentiellement en ce qu'elle contient au moins un biopolymère d'origine végétale, animale et/ou microbienne, choisi pour ses propriétés liantes ou pour ses propriétés collantes et en ce qu'elle est pulvérisée de manière à fixer lesdites particules sur une épaisseur de ladite masse déterminée en fonction de la nature de celles-ci. Elle se caractérise plus particulièrement en ce que: - le biopolymère de base utilisé est un alginate appartenant à la famille des hydrates de carbone naturels polymérisés ou un amidon appartenant à la famille des amidons modifiés; - elle est mélangée à un solvant choisi notamment parmi l'eau, les glycols ou les glycérols; - elle peut être mélangée à des huiles d'origines végétales, animales ou minérales et plus particulièrement des huiles siccatives comme l'huile de lin; - elle peut être mélangée à des tensioactifs des types émulsifiants choisis notamment parmi les mono, di ou tri-glycérides et leurs dérivés ou à des réducteurs de tension; - elle est mélangée à des additifs des types conservateur, notamment alimentaire, ou colorant naturel. Les caractéristiques et les avantages de l'invention vont apparaître plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'au moins un mode de réalisation préféré de celle-ci donné à titre d'exemple non limitatif. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La composition selon l'invention est une formulation liquide, d'aspect visqueux. Sa mise au point a consisté en un premier temps par un choix très sélectif des matières premières entrant dans sa formulation, d'une part pour obtenir une efficacité optimale tout en procurant une solution de traitement économique, d'autre part en fonction de l'innocuité des entrants vis à vis de l'environnement et des utilisateurs. Le solvant employé peut être d'origine diverse ou constituer en un mélange de solvants. De préférence, on utilisera de l'eau qui a l'avantage de dissoudre les polymères utilisés et de par son innocuité mais des solvants tels que par exemple les glycols et glycérols peuvent aussi être employés. Ils présentent la capacité d'ajuster la dureté des films formés par la composition lorsque le produit sèche. Le soluté consiste en un ou plusieurs biopolymères de nature diverses: végétale: extraits d'algues (alginates, carraghénanes, agars, ulvanes) ; farines et extraits de graines (galactomannanes, caroube, guar; amidons natifs et modifiés) ; extraits de tubercules (amidons natifs et modifiés, konjac) ; extraits de fruits (pectines) ; exsudats de plantes: gommes (adragante, arabique, etc) ; fibres cellulosiques et dérivés de la cellulose; concentrats et isolats de protéines; - animale: gélatine, caséinates, protéines du lactosérum, protéines de l'ceuf; - microbienne: gomme xanthane, gomme gellane. La nature des polymères naturels consiste en un enchaînement d'unités glucidiques ou protéiques. Ces chaînes peuvent être ramifiées ou non et elles peuvent également porter des groupements de différentes natures qui vont influencer leurs capacités de liaison. Ce sont des macromolécules hydrosolubles capables de lier une quantité importante d'eau. La quantité d'eau fixée varie en fonction de la longueur des molécules mais aussi de leur rigidité et de leurs possibilités d'association. De préférence, on incorpore des extraits d'algues: alginates (algues brunes), carraghénanes et agars (algues rouges), ulvanes (algues vertes). Plus particulièrement, on utilise l'alginate. Polysaccharides constitutifs des mucilages des parois des algues brunes, les alginates sont extraits principalement à partir d'algues laminaires tout d'abord sous forme d'acide alginique qui est ensuite transformé en alginates de différentes formes (sodium, calcium, ammonium, potassium). Plus précisément, il s'agit d'enchaînement d'unités d'acide mannuronique et d'acide guluronique. Il s'agit d'agents texturants (épaississants ou gélifiants selon les formes) utilisés dans divers domaines (alimentaire, cosmétique, pharmaceutique, technique, etc). Les fonctions recherchées sont la solubilité dans l'eau et l'effet liant. D'autres biopolymères peuvent être associés en fonction des caractéristiques (collant et/ou liant voire couvrant) et de l'utilisation finale recherchée. Leur choix pourra être notamment porté en fonction de leur éventuel effet synergisant. En effet, lorsque certains polymères sont associés, ils présentent un effet de synergie qui se traduit notamment par un renforcement de la force colloïdale et une réduction des phénomènes de synérèse (exemple: carraghénanes / gomme de caroube; gomme xanthane / gomme de caroube). Le pouvoir de liaison de la composition avec son substrat peut être ajusté en fonction du degré de polymérisation des biopolymères utilisés et des groupements portés par les chaînes latérales. II est possible de contrôler la polymérisation de ce produit par des traitements enzymatique, thermique ou ionisant (source électrique ou radioactive). Lorsque ces polymères sont soumis aux traitements énoncés auparavant, leurs chaînes sont en partie rompues. II en résulte une modification de structure avec des chaînes plus courtes et ainsi un produit moins polymérisé qui pourra effectuer davantage de liaisons avec son substrat. Le deuxième type de composant pouvant être incorporé sont les huiles, et ceci notamment afin d'améliorer les capacités filmogènes du produit final. Les huiles se divisent en trois catégories distinctes en fonction de leur origine: les huiles végétales, animales et minérales. De préférence, on utilisera des huiles végétales, et notamment celles qui présentent des propriétés filmogènes, c'est-à-dire les huiles siccatives comme l'huile de lin. Les huiles végétales sont constituées d'esters glycériques tertiaires résultant de l'union de la glycérine (trialcool) à trois molécules d'un monoacide à chaîne droite comportant un enchaînement de 14 à 20 atomes de carbone. Elles résultent de l'élaboration par le métabolisme de certaines plantes dites oléagineuses, de matières grasses de réserve qui s'amassent dans les graines d'où elles sont extraites. Le pouvoir filmogène naturel caractéristique des huiles siccatives est d'origine chimique. Cette propriété appartient aux triglycérides renfermant des acides gras non saturés et surtout polyéthylénique (c'està-dire plusieurs fois non saturés), lesquels s'oxydent spontanément à l'air. Cette autoxydation conduit à des composés peroxydés instables qui s'associent deux à deux. Il se forme ainsi un réseau macromoléculaire à trois dimensions. Ainsi, à l'air libre, une goutte d'huile siccative gagne peu à peu en viscosité puis passe à l'état de gel colloïdal, lequel devient progressivement solide et dur: c'est le film d'huile. L'incorporation de tensioactifs peut permettre d'améliorer les caractéristiques du produit (étalement, rétention, contrôle de la viscosité, etc), et en particulier dans les cas où sont incorporées des huiles (émulsion, stabilisation). Ces additifs peuvent être par exemple des tensioactifs comme les émulsifiants (notamment les mono, di ou triglycérides et leurs dérivés présentant de bonnes caractéristiques écotoxicologiques) ou des réducteurs de tension. En plus de leur fonction de stabilisation des phases eau/huile, les émulsifiants possèdent d'autres fonctionnalités telles que la formation de complexe avec l'amidon et les protéines, l'enrobage et la régulation de la viscosité. Par ailleurs, cette préparation a une nature organique. II est donc nécessaire de la protéger des attaques des bactéries et des moisissures par l'incorporation d'un conservateur. De préférence, on choisira un conservateur alimentaire. Il est également possible de la colorer et l'on préférera utiliser un colorant naturel. La composition étant notamment destinée à être épandue dans l'environnement, il était indispensable d'effectuer des tests de toxicité. De plus, sur certains marchés, l'utilisation de produits additifs de stabilisation ou anti-poussières a été soumis à certaines obligations et garanties. Ces dernières portent notamment sur la qualité des produits utilisés. Les produits utilisés devront donc être non toxiques, non polluants, biodégradables et naturels. La composition est utilisée par simple dilution à l'eau. La dilution est à effectuer selon l'efficacité finale recherchée. La solution de la composition est ensuite pulvérisée ou brumisée sur le substrat à traiter selon la technologie utilisée et ceci généralement à la dose de 5 litres/m2. Celle-ci utilise notamment un canon de pulvérisation de grande portée (projection verticale jusqu'à 40m et projection horizontale jusqu'à 80 m). placé sur le plateau d'un véhicule 4x4. Ce canon est télécommandé à partir d'un poste de conduite du véhicule porteur. II est complété par une rampe d'arrosage arrière pour le traitement des routes, des chemins, etc. Lors de son aspersion sur le substrat, la composition enrobe les particules puis il les lie et les colle une à une. En séchant, le produit forme un film solide, perméable à l'air, qui se rétracte autour de ces particules et les maintient en place. Selon des caractéristiques quantitatives de la composition selon l'invention: - les biopolymères sont mélangés au solvant dans des proportions inférieures à 10% du poids global de la composition; - les huiles végétales sont mélangées aux biopolymères et au solvant dans des proportions inférieures à 10% du poids global de la composition; - les tensioactifs sont mélangées aux biopolymères, au solvant et aux huiles végétales dans des proportions inférieures à 10% du poids global de la composition; - les additifs sont mélangées aux biopolymères, au solvant, aux huiles végétales et aux tensioactifs dans des proportions inférieures à 2% du poids global de la composition; - la composition obtenue est utilisée diluée dans de l'eau dans des proportions comprises entre 10 et 30% pour la composition et 90 à 70% pour l'eau. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés pour lesquels on pourra prévoir d'autres variantes, en particulier dans le choix et les proportions relatives des biopolymères, des solvants, des huiles, des tensioactifs et des additifs entrant dans la composition et l'étendre à d'autres applications, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 7 REVENDICATIONS 1- Composition destinée à fixer des particules pulvérulentes et/ou granuleuses appartenant notamment à des talus pentus, des falaises, des éboulis, des terrils de mines, des tas de sable ou de gaines, des pistes ou des routes; caractérisée en ce qu'elle contient au moins un biopolymère d'origine végétale, animale et/ou microbienne, choisi pour ses propriétés liantes ou pour ses propriétés collantes et en ce qu'elle est pulvérisée de manière à fixer lesdites particules sur une épaisseur de ladite masse déterminée en fonction de la nature de celles-ci. 2- Composition, selon la revendication 1, caractérisée en ce que le biopolymère de base utilisé est un alginate appartenant à la famille des hydrates de carbone naturels polymérisés ou un amidon appartenant à la famille des amidons modifiés. 3- Composition, selon la revendication 1 ou 2, caractérisée qu'elle est mélangée à un solvant choisi parmi l'eau, les glycols ou les glycérols. 4- Composition, selon la revendication 1 2 ou 3, caractérisée qu'elle est mélangée à des huiles d'origines végétales, animales ou minérales et plus particulièrement des huiles siccatives comme l'huile de lin. 5- Composition, selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle est mélangée à des tensioactifs des types émulsifiants choisis notamment parmi les mono, di ou tri-glycérides et leurs dérivés ou à des réducteurs de tension. 6- Composition, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est mélangée à des additifs des types conservateur, notamment alimentaire, ou colorant naturel. 7- Composition, selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce que les biopolymères sont mélangés au solvant dans des proportions inférieures à 10% du poids global de la composition. 8- Composition, selon les revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisée en ce que les huiles végétales sont mélangées au ou aux biopolymères et au solvant dans des proportions inférieures à 10% du poids global de la composition. 9- Composition, selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisée en ce que les tensioactifs sont mélangées aux biopolymères, au solvant et aux huiles végétales dans des proportions inférieures à 10% du poids global de la composition. 10- Composition, selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6, caractérisée en ce que les additifs sont mélangées aux biopolymères, au solvant, aux huiles végétales et aux tensioactifs dans des proportions inférieures à 2% du poids global de la composition. 11- Composition, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est utilisée diluée dans de l'eau dans des proportions 5 comprises entre 10 et 30% pour la composition et 90 à 70% pour l'eau.