Présentation du programme de recherche "Microbial Alteration and preservation of Monuments in urban area" (MIAM)

Années : 2019 - 2023

Nom du projet : Microbial Alteration and preservation of Monuments in urban area

Acronyme du projet  : MIAM

Partenaires :

• Leesu- UPEC (porteur du projet) : Samir Abbad Andaloussi
• LISA : Aurélie Verney-Carron
• ICMPE : Davy Versace

Résumé

La préservation du patrimoine culturel bâti dans une zone urbaine polluée est un défi socio-économique pour les municipalités. En effet, les bâtiments en pierre sont continuellement exposés à des composés chimiques (polluants comme les NOx, CO…) et biologiques (champignons, bactéries, algues) qui conduisent à différentes altérations. Malgré les progrès importants réalisés récemment dans le développement des techniques de biotechnologie, de fabrication de la matière et de polymérisation, la volonté des scientifiques de concevoir de nouveaux matériaux pour prévenir la dégradation des pierres demeure une priorité de recherche élevée. Pour surmonter les dommages dans une zone urbaine polluée et éviter l’utilisation de réactifs biocides communs non respectueux de l’environnement et, par conséquent, leur effet toxique sur la santé aquatique et humaine, il est primordial de développer de nouveaux revêtements hybrides en utilisant des « processus de chimie verte » pour la restauration des pierres du bâti.

Cimetière du Père Lachaise à Paris

Prélèvements de la tombe 66 de la zone romantique (division 25) du cimetière. Cette zone est une zone verte avec la présence de nombreuses plantes et arbres. Le monument choisi est en calcaire lutétien et présente une semelle, un substrat rocheux, une pierre tombale horizontale et une stèle verticale. L’arrière de la stèle est orienté sud-est.

Micrographie au microscope électronique à balayage de Stenotrophomonas sp. altérant du calcaire.

Afin de proposer des traitements de conservation adéquats, notre projet vise à discriminer les contributions des microorganismes et des polluants dans l’altération des pierres calcaires (calcaire et marbre) et à évaluer leurs effets synergiques par une approche pluridisciplinaire. Ces revêtements seront conçus selon les étapes successives suivantes :

1. Compréhension de l’influence microbienne sur la dégradation des pierres,
2. Identification des communautés microbiennes sur les surfaces de pierre en fonction des conditions atmosphériques,
3. La synthèse de monomères à base de résine époxyde et de revêtements antimicrobiens permanents selon la photo-polymérisation cationique sous illumination de la lumière visible avec des colorants naturels,
4. La synthèse des revêtements réversibles par un procédé de « Click-chimie » (Photodiels-Alder) à partir de deux types de précurseurs, un contenant le groupe maléimide et un second dérivé de la fonction anthryl dérivée de colorants naturels et
5. L’étude de la durabilité et la résistance mécanique des revêtements déposés sur la pierre, et leur résistance dans des conditions atmosphériques réelles.

Notre motivation est de proposer, dans un temps réduit, de nouveaux revêtements antimicrobiens à faible coût à partir de composés biologiques selon une « chimie respectueuse de l’environnement » avec des propriétés antimicrobiennes efficaces et permanentes. Nous évitons certainement, dans la mesure du possible, l’utilisation de monomères, de solvants ou d’autres molécules dangereuses à base de produits pétroliers pour respecter les normes environnementales communes.

1. Problématique et présentation du projet

Face aux pollutions atmosphériques et aux agents climatiques et biologiques, le challenge est de réussir à préserver les bâtiments en étant respectueux de l’environnement.

2. Objectifs

1. Comprendre des processus d’altération du calcaire et du marbre en fonction de la composition des communautés microbiennes et des polluants,
2. Concevoir de nouveaux revêtements de protection permanents en fonction des résultats de l’analyse des communautés microbiennes vivantes présentes sur les monuments en pierre en fonction des saisons et des polluants,
3. Elaborer des revêtements bio-basés selon un procédé de photo-polymérisation cationique sous la lumière visible ou l’irradiation de lumière du soleil dans les conditions atmosphériques,
4. Concevoir des bio-matériaux « respectueux de l’environnement » et reversibles dans un temps réduit, en utilisant des colorants naturels qui jouent un rôle double (photo-sensibilisant pour l’initiation de la polymérisation et promoteur des espèces réactives d’oxygène sous illumination de la lumière visible) conduit à des revêtements antimicrobiens permanents,

3. Organisation

MIAM : organigramme des tâches

4. Premiers résultats

Vidéo réalisée par SAM Lisa et MOHAMMED Ghita, étudiantes en M1 Chimie (co-habilité entre l’Université Paris Est Créteil et l’Université Gustave Eiffel) pour leur stage de fin d’études. La vidéo porte sur leur travail réalisé au Leesu (encadré par Clarisse Balland-Bolou-Bi, MCF) sur l’altération des monuments en pierre calcaire par les champignons dans le cadre du WP1 de l’ANR MIAM.

5. Financements

Appel à Projets collaboratif de l’ANR. Comité d’évaluation scientifique : Sociétés urbaines, territoires, constructions et mobilité