Étude de la décomposition de produits phytosanitaires par l'ozone : Application au traitement des semences déclassées

par Marc Bourgin

Thèse de doctorat en Sciences des Agroressources

Sous la direction de Joël Albet et de Frédéric Violleau.

Le jury était composé de Stéphane Bouchonnet, Santiago Esplugas Vidal.

Les rapporteurs étaient Stéphane Bouchonnet, Santiago Esplugas Vidal.


  • Résumé

    Chaque année en France, les semenciers sont contraints de déclasser plus de 10 000 tonnes de semences. Ces semences sont actuellement incinérées dans des cimenteries au frais des semenciers et non valorisables dans des procédés de valorisation des agro-ressources, compte tenu de leur teneur non négligeable en pesticides. Par conséquent, il apparaît nécessaire de réduire, dans un premier temps, la quantité de produits phytosanitaires présents dans les enrobages avant de pouvoir valoriser ces semences déclassées.L’objet de cette thèse consiste donc à développer un outil permettant de décomposer une grande partie des produits phytosanitaires présents sur les enrobages par ozonation. Dans un premier temps, une méthode d’extraction par liquide pressurisé a été développée pour la quantification des produits phytosanitaires présents sur les enrobages avant et après ozonation. Cette méthode d’extraction a été validée et a permis de déterminer, par la suite,l’efficacité du traitement d’ozonation sur les semences enrobées.Ensuite, afin d’évaluer l’efficacité d’un traitement à l’ozone, deux pesticides présents dans la solution d’enrobage Gaucho Blé® -l’imidaclopride et le bitertanol- ont été ozonés, en solution aqueuse dans un réacteur agité. Les deux produits ont été dégradés complètement en moins de 30 minutes et la loi cinétique de leurs réactions d’ozonation a montré que l’ordre partiel de la réaction a été de 1 pour l’ozone et pour le pesticide. Les produits de dégradation,formés au cours de l’ozonation, ont aussi été analysés par spectrométrie de masse ESI(+)-MSet la structure de la plupart des produits de dégradation a été déterminée. Un schéma des différentes voies de dégradation de l’imidaclopride et du bitertanol a pu être proposé.Enfin, l’ozonation des pesticides a été étudiée sur les semences de blé tendre enrobées avec la solution de Gaucho Blé® dans un réacteur à lit fixe. L’humidification des grains avant ozonation, la concentration en ozone dans le gaz et la durée de traitement ont semblé être les facteurs importants pour accélérer la cinétique de dégradation des pesticides dans les enrobages. Les pesticides ont été dégradés (respectivement 99 et 90 % de dégradation pour l’imidaclopride et le bitertanol). La loi cinétique de la réaction d’ozonation de l’imidaclopride et du bitertanol a présenté des ordres partiels égaux à 1 pour l’ozone et pour le pesticide. Ce procédé a ensuite été appliqué à d’autres types de semences enrobées et s’est avéré efficace sur tous les principes actifs étudiés. Enfin, les semences enrobées ont été ozonées dans un réacteur prototype (réacteur à plateau vibrant) dans lequel tous les pesticides étudiés ont été dégradés mais à des taux de dégradation plus faibles qu’en réacteur à lit fixe.

  • Titre traduit

    Study of the decomposition of pesticides by ozone : Application for the treatment of downgraded loaded seeds


  • Résumé

    Every year in France, seed producers must downgrade more than 10,000 tons of seeds. These seeds are currently incinerated in cement factories at seed producers’ expenses and non available for the processes of valorization of renewable resources, due to their significant pesticide content. Consequently, in the first step, the quantity of pesticides present in the seed loading must be reduced before a subsequent valorization of the downgraded seeds. The purpose of this PhD work is thus to develop a process for the decomposition of a large amount of the pesticides present in the seed loading. First, an extraction procedure by pressurized liquid was developed for the quantitation of phytopharmaceuticals present on the loading before and after the ozonation. This extraction method was validated and enabled to determine, subsequently, the efficiency of the ozonation process on the loaded seeds. In the second time, in order to evaluate the efficiency of an ozonation treatment, both pesticides present in the Gaucho Blé® seed loading solution – imidacloprid and bitertanol – were ozonated, in aqueous solutions in a stirred reactor. Both compounds were completely decomposed in 30 minutes and the kinetic law for the ozonation of both compounds displayed a partial order of 1 for ozone and 1 for the pesticide. Degradation products, formed during the ozonation, were analyzed by mass spectrometry ESI(+)-MS and the structure of most of the compounds was characterized. Degradation pathways for imidacloprid and bitertanol were thus proposed. Finally, the ozonation of pesticides were applied to soft wheat seeds loaded with Gaucho Blé® loading solution, in a fixed bed reactor. The humidification of seeds before ozonation, the concentration of ozone in the inlet gas and the ozonation time were the predominant factors to accelerate the kinetic of degradation of pesticides in the seed loadings. The pesticides were successfully decomposed (respectively 99 and 90 % for the degradation of imidacloprid and bitertanol). The kinetic laws for the ozonation reactions of imidacloprid and bitertanol were determined and the partial orders of the reaction were 1 for both ozone and the pesticide. This process was then applied to the treatment of other loaded seeds and showed good degradation rates for all the studied pesticides. Subsequently, the loaded seeds were ozonated in a prototype reactor equipped with a dynamic plate in which all the pesticides were decomposed but with lower degradation rates than in a fixed bed reactor.


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