Brevet FR2964009A1 — publié le 20120302

PROCEDE DE PRODUCTION D'UN NOUVEAU TAPIS DE GAZON ET 5 SES UTILISATIONS La présente demande de brevet se situe dans le domaine des nécessités de la vie et plus particulièrement dans le domaine de l'entretien des sols. 10 Elle a plus particulièrement pour objet un procédé de production de gazon en plaques ou en tapis pour protéger les sols contre l'érosion causée par les intempéries ou par des interventions mécaniques. Elle a spécifiquement pour objet un procédé pour constituer un tapis ou des plaques ou des 15 rouleaux de gazon constitué d'un support formé de bagasse de canne à sucre récupéré à l'usine de traitement de la canne à sucre, préalablement broyée, dans lequel on incorpore des graines ou des rhizomes de gazon, une source d'azote et des grains de polymère super absorbant non phytotoxique et peu facilement biodégradable. 20 La bagasse de canne à sucre est un résidu fibreux qui constitue, avec l' éthanol gazeux, un important déchet de l'industrie sucrière. Une partie de la production de ce déchet est recyclée comme source de matière première pour la fabrication du papier, mais les traitements industriels de délignification et de blanchiment de la pâte à papier peuvent s'avérer néfastes pour l'environnement. En réponse à ces contraintes, des chercheurs de 1'IRD et de l'INRA, 25 regroupés au sein de l'IFR-BAIM (Biotechnologies Agro-industrielles de Marseille), ont mis au point un nouveau procédé biologique qui transforme la bagasse en pâte à papier tout en produisant une enzyme d'intérêt industriel. Son principe repose sur le métabolisme particulier d'un champignon filamenteux. Celui-ci, mis en culture sur la bagasse en présence d'éthanol, produit cette enzyme qui détruit la lignine du substrat, le transformant ainsi en pâte à papier. 30 Les premiers essais réalisés au laboratoire montrent que ce bioprocédé intégré peut être adapté au traitement d'autres sources de fibres, ouvrant ainsi une perspective intéressante pour l'industrie papetière. Le bois constitue la principale matière première utilisée dans la fabrication de la pâte à papier, 35 mais l'accroissement de la demande dans ce secteur, alors que les ressources forestières se réduisent, ont obligé les industriels à se tourner vers d'autres sources de matières premières, comme les pailles de céréales, les roseaux, le bambou ou la bagasse de canne à sucre. Ce résidu, obtenu après broyage des cannes, est déjà utilisé comme source de fibres papetières dans les pays producteurs (en Amérique du Sud et en Inde par exemple, où elle concerne 20 40 % du papier produit). Cette filière absorbe 10 % de la production mondiale de bagasse de canne à sucre, dont l'utilisation combine en effet plusieurs avantages : une croissance rapide de la plante, une culture répandue, un besoin moindre en énergie et en produits chimiques pour le traitement de la bagasse... C'est également un moyen d'écouler cet important déchet de l'industrie sucrière : pour une 45 tonne de sucre raffiné, deux tonnes de bagasse sont produites. Des chercheurs de l'IRD et de l'INRA ont étudié une solution biologique alternative. Ils viennent en effet de mettre au point au laboratoire un procédé non polluant, qui permet à la fois de produire une enzyme délignifiante (la laccase) à partir d'un champignon filamenteux 50 et de recycler la bagasse de canne à sucre. Son principe repose sur les caractéristiques métaboliques particulières de ce champignon, Pycnoporus cinnabarinus, qui produit naturellement de la laccase. Cette enzyme détruit la lignine contenue dans les fibres de la bagasse de canne à sucre utilisée ici comme substrat, la transformant ainsi, après un raffinage mécanique, en pâte à papier. Au fur et à mesure que la lignine disparaît, la pâte obtenue blanchit. Cette pâte, qui peut être utilisée en l'état pour la fabrication de carton, doit cependant subir un traitement supplémentaire à base de peroxyde d'hydrogène pour aboutir à un papier d'impression et d'écriture. P. cinnabarinus synthétise naturellement peu de laccase lorsqu'il croît sur de la bagasse, l'addition de composés volatils, comme l'éthanol, est alors nécessaire pour accroître la production de laccase dans ces conditions. L' éthanol a été retenu comme inducteur dans cette étude en raison de son abondance, de sa faible toxicité et de son faible coût de production. Les chercheurs ont par ailleurs montré que ce composé, introduit par convection forcée dans le système à raison de 7 g d'éthanol par m3 (concentration équivalente à 3° alcoolique dans la phase liquide), permettait d'obtenir une production maximale de laccase (90 U par g de bagasse sèche), soit 45 fois la production obtenue sans éthanol. Il est apparu, de plus, que l'éthanol introduit n'est pas ou très peu consommé par le champignon qui utilise préférentiellement d'autres sources de carbone, issues de la bagasse (saccharose) ou introduites avec ce substrat (maltose, extraits de levure...). Il peut donc être recyclé dans le système ou bien éliminé dans un second système associé. La reproduction des essais de fermentation à plus grande échelle, dans un bioréacteur de 18 litres, a confirmé l'efficacité de la production de laccase en présence de bagasse et d'éthanol (90 000 U par kg de bagasse sèche après 30 jours, soit la quantité nécessaire pour traiter, sans apport de champignon, 4 kg supplémentaire de bagasse). Grâce à ce bioprocédé, une économie de 50% de la consommation d'énergie requise pour le raffinage de la pâte à papier, par rapport à celle relevée lors du raffinage de la pâte issue de la bagasse non traitée biologiquement, a été enregistrée. En outre, les caractéristiques mécaniques du papier (résistance à la traction et au déchirement) ont été améliorées de 35 %, sans perte appréciable de matière. L'ensemble de ces résultats souligne le potentiel d'applications de ce bioprocédé dans le 30 secteur papetier La récupération de la laccase en fin de cycle, après lavage et pressage de la bagasse, permet de traiter des quantités supplémentaires de ce substrat et, ainsi, d'augmenter la rentabilité de l'opération. Par ailleurs, ce procédé peut être adapté au traitement d'autres matières premières (bois, céréales...). 35 L'étude de l'induction de la production de laccase par le méthanol peut, de la même façon, être envisagée afin de recycler ce composé, qui constitue l'un des principaux polluants émis par l'industrie papetière. 40 Une autre étude évalue les différentes possibilités de valorisation de la Bagasse après traitement biologique (compostage) ou chimique (procédé Humifert). Les conditions optimales du compostage de la Bagasse (B) ont été déterminées en bioréacteurs, puis approfondies en digesteur en mesurant les caractéristiques physico-chimiques et microbiologiques des substrats. 45 Elles impliquent l'utilisation de bagasse broyée additionnée de boues résiduaires (b) (20% poids sec), plutôt que celle d'adjuvants minéraux (Urée-Phosphore). L'apport de FeCI (3) au mélange optimal permet d'obtenir un compost enrichi en ions NH (4) (+) et en fer. La phase de stabilisation en digesteur (10 à 22 jours) est optimisée lorsque la température maximale de la masse est de 60°±5. Après plusieurs mois de maturation, les composts B-b ont acquis des 50 caractéristiques physico-chimiques intéressantes pour une valorisation agronomique évaluée par des tests sur plantes en pots. Malgré leur acidité (pH de 4,7 à 6,0), ils ne sont pas phytotoxiques et se révèlent d'excellents supports de culture, contrairement au compost BUP qui est encore immature. Le compost enrichi en fer est doté, de plus, d'un pouvoir antichlorosant. Le traitement de la bagasse aux oxydes d'azote (procédé Humifert) en présence d'apatite permet l'obtention d'un produit enrichi en azote et en phosphates hydrosolubles, mais phytotoxique. La bagasse de canne à sucre dans toute la limite des connaissances actuelles peut être définie comme un mélange variable de lignine, de cellulose et d'hémicellulose. On a déjà cherché à diminuer les teneurs en lignine par digestion enzymatique ou par addition de sels pour améliorer une telle préparation et lui conférer une plus grande dégradabilité dans le cas d'une utilisation alimentaire pour les animaux. De cette façon on augmente la possibilité de digestion de ce résidu végétal et on augmente ainsi la métabolisation des principaux polyosides de la paroi des cellules. L' objectif de la présente invention est sensiblement différent, Il s'agit avant tout d'améliorer la mise en culture d'un support biologique pour la production de gazon réalisé en plaques, en tapis ou en rouleaux au départ d'un support de culture composé de bagasses de canne à sucre déposé sur un film de plastique disposé sur le sol contenant des graines de gazon et une source d'azote sans que le support de culture soit phytotoxique mais simplement fongistatique. La source d'azote est apportée par un traitement à l'ammoniac résultant de l'hydrolyse progressive d'urée incorporée dans le tapis de bagasse. En outre on incorpore dans le tapis de bagasse des graines de polymère super absorbant connu 25 sous le nom de polyacrylamide sel de sodium. Ce produit est susceptible de céder de l'eau progressivement et de recharger le tapis autant de fois en eau sans qu'il soit nécessaire de l'arroser avec de l'eau. 30 Ce polymère super absorbant est utilisé sous la forme de cristaux ou de grains d'eau pour alimenter en eau le tapis de bagasse. L'utilisation du cristal d'eau permet grâce à ces grains rétenteurs d'eau, de réaliser des économies d'arrosage tout en favorisant la pousse des plantes. Le gel de polyacrylamide est 35 non phytotoxique, lentement biodégradable et possède une durée de vie de l'ordre de trois ans. Dans son brevet antérieur (BF.2.552.620), le demandeur a déjà décrit un procédé de production de gazon en plaques ou en tapis utilisant un film de plastique déposé sur le sol, sur 40 un support de culture a base de bagasse de canne à sucre mélangé à de la cendre de générateur de l'usine sucrière dans une proportion allant de 30 à 50%. Il est prévu en outre que la décomposition naturelle de la bagasse soit augmentée par 45 utilisation d'un produit chimique du type de l'ACTILEX ® produit connu des jardiniers et éventuellement une correction de la valeur du pH qui tend vers l'acidification, par apport de chaux calcaire. Le procédé selon l'invention constitue une nette amélioration et une simplification du procédé 50 décrit antérieurement en utilisant des agents de délignification plus efficaces et en assurant ainsi une germination de graines et une croissance des jeunes plants plus rapide et plus importante. Dans de telles conditions la décomposition de la bagasse se trouve sensiblement accélérée tout en supprimant ou réduisant les besoins d'apport d'eau dans des proportions importantes. En effet, la bagasse de canne à sucre est une fibre végétale très légère. Sa capacité de rétention d'eau est limitée. L'apport en éléments nutritifs résulte de la dégradation des polyosides de la membrane cellulaire. L'adjonction au support de culture, d'ammoniaque résultant de l'hydrolyse progressive d'urée contribue fortement à la synthèse d'éléments nutritifs. En outre l'incorporation de grains 10 rétenteurs d'eau constitue un facteur d'humidification important qui joue un rôle significatif dans la pousse des jeunes plants sans nécessité d'apporter des engrais ou sans nécessité d'irrigation. Le tapis de gazon est obtenu par semis ou par incorporation de rhizomes de gazon dans le 15 support végétal. Le support est déposé sur le sol soit manuellement soit mécaniquement. Il représente une épaisseur variant de 4 à 8 cm. Les graines de gazon sont déposées au moyen d'un semoir pneumatique ou mécanique dans 20 une proportion allant de 10 à 100grammes par m2 selon les variétés de gazon choisies. Lorsqu'on utilise des rhizomes de gazon, ceux-ci sont piqués manuellement ou mécaniquement dans le support végétal à raison de 50 à 100 boutures par m2. 25 L'incorporation d'urée dans le dit support s'effectue par arrosage ou dispersion d'une solution aqueuse d'urée sur le support. La solution d'urée est à une concentration allant de 0,2 à 20% et de préférence de 0,5 à 10%. Elle est répartie à raison de 2 à 20m1 par m2 de support broyé et de préférence de 4 à 8ml par m2 de support. 30 L'addition du produit rétenteur d'eau s'effectue d'une façon similaire en dispersant les grains de polymère de polyacrylamide dans le support végétal broyé après l'imprégnation par la solution d'urée. Le polymère de polyacrylamide sel de sodium est de préférence celui commercialisé sous la dénomination polyacrylamide sel de sodium et vendu sous le nom de « grains d'eau g)». On l'utilise en une quantité allant de 0,1 à 5% par m2 de tapis végétal et de préférence de 1 à 2%. 40 La durée de vie de ce polymère est de l'ordre de 3ans de telle sorte que sa rémanence est considérable. Le produit obtenu par le présent procédé permet la découpe de la nappe de gazon par carrés ou rectangles de dimensions déterminées, de bandes ou de rouleaux. Ceux-ci sont posés sur le sol soit d'un jardin, d'une bordure de route, soit encore sur toute surface nue 45 résultant d'une construction nouvelle. Les plaques, les bandes ou les rouleaux de gazon sont disposés sur le sol en assurant un bon jointement de ceux-ci de façon à obtenir une surface homogène dont la croissance sera régulière et peu perturbée. La tonte du gazon pourra intervenir 8 à 10 jours après 50 l'implantation. La culture d'un tel support pourra également être effectuée en hors sol sur un film plastique de chlorure de polyvinyle ayant de 50 à 100 microns d'épaisseur. On réalise ainsi des plaques de gazon facilement détachables du support et pouvant être appliquées sur un terrain ou sur un sol déjà nivelé et compacté, sans arrêter la germination ou la croissance. Le procédé selon l'intervention trouve des utilisations multiples pour l'engazonnement de jardins, d'espaces publics, de sols routiers pour réaliser un revêtement rapide par du gazon et éviter les phénomènes d'érosion, de ruissellement, ou de ravinement lors d'intempéries comme il est fréquent sur des sols vierges. REVENDICATIONS1. Procédé de production d'un tapis, de plaques ou de rouleaux de gazon caractérisé en ce qu'on prépare un support de culture formé de bagasse de canne à sucre préalablement broyée dans lequel on incorpore des graines ou des rhizomes de gazon, une source d'azote et des grains de polymère super absorbant rétenteur d'eau, non phyto-toxique et faiblement biodégradable. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le support de culture est déposé sur un film de plastique. 3. Procédé selon la revendication 1 dans laquelle la source d'azote est une source d'ammoniaque. 4. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la source d'ammoniaque est produite par de l'urée dont la dégradation progressive entraîne la formation d'ammoniaque. 5. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on incorpore l'urée par arrosage ou dispersion d'une solution aqueuse sur le support végétal. 6. Procédé selon la revendication 5 dans lequel la solution aqueuse d'urée est à une concentration de 0,2 à 20 %, et de préférence de 0,5 à 10 %. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel la solution d'urée est épandue à raison de 2 à 20 ml par m2 de support végétal. 8. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l'addition du produit rétenteur d'eau s'effectue en dispersant les grains de polymère de polyacrylamide dans le support végétal, après 'imprégnation par la solution d'urée. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel on utilise la dispersion de produit rétenteur d'eau à une concentration allant de 0,1 à 5 % par m2 de tapis végétal. 10. Utilisation du tapis de gazon obtenu par le procédé de la revendication 1 pour l'entretien du sol de jardins, de bordures de route, d'espaces publics, ou de terrains nus après construction nouvelle.