Effet des plastiques sur la quantité et la qualité du carbone organique du sol par analyse thermique Rock-Eval®

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

• l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
• la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

Effet des plastiques sur la quantité et la qualité du carbone organique du sol par analyse thermique Rock-Eval®

La pollution terrestre par les plastiques est en croissante augmentation malgré les enjeux forts de la transition énergétique et climatique. Les produits résiduaires organiques (PRO) sont une des sources importantes des plastiques dans les sols. La présence de ces particules présente des risques pour l’environnement et l’agriculture, qui vont s’amplifier dans le contexte de sécurité alimentaire, accéléré par la restriction des intrants extérieurs aux exploitations agricoles.

Cependant, la quantification des plastiques en présence de matières organiques du sol (MOS) reste un défi majeur car elle repose sur des méthodes par microscopie ou spectroscopie après séparation des microplastiques (MP) des matrices solides faisant appel à des méthodes (tamisage/filtration, digestion de la matière organique, séparation de la matière minérale) d’une part chronophages et, d’autre part, risquant d’impacter les MP par perte et/ou non-préservation de leur intégrité.

Dans le cadre de l’ANR e-Dip (Dynamique environnementale et impacts des cocktails de contaminants provenant des plastiques dans les écosystèmes terrestres ; https://www6.inrae.fr/e-dip/Le-projet-e-DIP) démarré en 2021, la mise au point de méthodes rapides et fiables de quantification des microplastiques (MP) dans des échantillons décrivant différents écosystèmes de sol est au cœur du projet.

L’analyse thermique Rock-Eval® (RE) a montré depuis plusieurs décennies sa capacité d’adaptation à de nombreuses applications en vue de la caractérisation quantitative et qualitative du carbone.

Le principe de la méthode Rock-Eval® repose sur une première pyrolyse sous gaz inerte (N2) et une seconde en conditions oxydantes (Air) sous l’action de différents cycles de température. Les effluents libérés en continu en fonction de la température au cours des 2 étapes sont détectées par : un détecteur FID pour les hydrocarbures (HC), un détecteur IR CO2 et CO pendant la pyrolyse sous azote et un détecteur IR CO2 et CO pendant la pyrolyse sous air. La méthode présente l’avantage d’être peu consommatrice d’échantillons.

L’objectif du stage est d’identifier la présence d’un plastique, le polymère de polyéthylène (PE) dans différents échantillons naturels ou expérimentaux (PRO et sols avec ou sans PRO, …). Il s’agira de proposer des paramètres pour quantifier le PE et suivre son impact sur la minéralisation et la stabilité du carbone organique. Des analyses thermiques (DSC et LIBS) pour les échantillons les plus pertinents pourront être envisagées pour étudier la complémentarité de ces analyses avec le RE.

Missions :

Pour répondre à l’objectif, ce stage reposera sur l’analyse du PE dans différents contextes :

• PE contenant différents niveaux d'additifs
• PE vieilli en réacteur de méthanisation ou de compostage
• PE vieilli UV
• PE à partir d’échantillons de sols de mésocosmes mettant en jeu des plantes / vers de terre / microorganismes

Connaissances exigées :

• Sciences du sol ou agronomie
• Goût prononcé pour le laboratoire

Mots clefs : Rock-Eval, PE, PRO, carbone labile, carbone stable