Etude des bases moléculaires de l'agrégation des sols par des exopolysaccharides bactériens

par Lina Judith Henao Valencia

Thèse de doctorat en chimie physique moléculaire et structurale

Sous la direction de Karim Mazeau.

Soutenue en 2008

à Grenoble 1 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Les exopolysaccharides d'origine microbienne (EPS) jouent un rôle déterminant dans la stabilisation des agrégats du sol en s'associant avec les argiles minérales. Dans le cadre de ces travaux de recherche, nous nous sommes intéressés à l'étude des interfaces argile/EPS à l'échelle moléculaire par modélisation moléculaire. La montmorillonite sodique (Na-MMT) a été choisie comme modèle représentatif de l'argile minérale et plusieurs EPS ont été considérés : le dextrane, le MWAP71, le xanthane, le KYGT207, le rhamsane, YAS34 et le succinoglycane. Nous avons abordé deux aspects : (a) l'adsorption des unités constitutives des EPS sur la surface basale de Na-MMT, et (b) les relations établies entre les différences molécules dans des complexes argile/EPS/eau. Tous les EPS considérés présentent une affinité par la surface minérale, les interactions établies aux interfaces sont multiples, elles peuvent être ioniques, hydrophobes et des liaisons hydrogène. Nous avons constaté une corrélation linéaire entre l'enthalpie d'adsorption et la surface en contact. L'analyse des structures indique que le facteur déterminant pour l'adsorption est l'habilité des EPS à se déplier pour maximiser la surface en interaction. Pour les complexes argile/EPS/eau, les modèles montrent que l'interaction avec l'eau est la plus forte aux taux d'hydratation les plus faibles, montrant que le système s'oppose à la dessication. En revanche, l'interaction de l'EPS avec la surface de l'argile évite la dispersion des feuillets quand il y a un excès d'eau. Les résultats obtenus par modélisation présentent une bonne corrélation avec les observations expérimentales.

  • Titre traduit

    The molecular basics of soil aggregation influenced by bacterial exopolysaccharides


  • Résumé

    The bacterial exopolysaccharides (EPS) play an important role in soil aggregate stabilisation during their association with mineral clays. This study uses molecular simulation methods to investigate the clay/EPS interfaces at the molecular level. Sodium montmorillonite (Na-MMT) was chosen as a representative model of mineral clay along with several EPS: dextran, MWAP71, xanthan, KYGT207, rhamsan, YAS34 and succinoglycan. Two aspects were explored: the adsorption of constitutive units of EPS onto basal surface of Na-MMT, and the relationships established between the different molecules onto clay/EPS/water complexes. All EPS tested exhibit a positive affinity for the mineral surface and multiple interactions are established at the interfaces, that can be ionic, hydrophobic or of hydrogen bond type. We found a linear correlation between values of adsorption enthalpy with the effective contact surface. Structural analysis indicates that the key factor determining the adsorption is the ability of the EPS to unfold in order to maximize its contact surface. The most flexible structures were the most favourable candidates for adsorption. Concerning the clay/EPS/water complexes, for the established models the interaction with water is stronger at lower hydration rates, indicating a resistance of the system to desiccation. Also, the interaction of EPS with mineral clay avoids the dispersion of the layers for water saturated systems. The results obtained by molecular modelling have good correlation with experimental observations.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2009 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Etude des bases moléculaires de l'agrégation des sols par des exopolysaccharides bactériens

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 189 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 179 réf.

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