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Projet COBRA (biofilms et verres: effet de la COlonisation Biologique des vitRaux sur les processus d'Altération)

Ce projet, amorcé en 2021, fait l'objet de la thèse de Chloé Boutillez. Il a de plus bénéficié en 2022 d'une bourse CNRS/INSU (EC2CO, MICROBIOME).

Résumé: Le patrimoine bâti est continuellement exposé au climat, à la pollution atmosphérique et à différents organismes biologiques, qui représentent trois grands facteurs d'altération des matériaux de façade. Le facteur biologique est particulièrement complexe à appréhender, puisque la nature et l'abondance des microorganismes susceptibles de coloniser ces matériaux dépendent des deux premiers facteurs évoqués, mais aussi de la nature et de la composition chimique des substrats subissant l'altération. En choisissant les verres de vitraux comme substrats d'étude, l'objectif du projet COBRA est de déterminer les paramètres déterminant le développement des biofilms, en tenant compte à la fois des conditions atmosphérique et de la composition chimique du matériau. Connus pour endurer une altération importante causée par l'eau sous forme liquide (épisodes de pluie) ou vapeur (phénomènes de condensation/séchage) et caractérisés par des compositions variées facilement synthétisables au laboratoire, les verres de vitraux représentent en effet un substrat d'étude intéressant. 

Des expériences à long-terme (6 mois) de croissance de biofilms sur un panel de 5 verres modèles de vitraux seront donc réalisés à 30°C en milieu saturé (en solution) ou insaturé (dans une atmosphère humide) en eau. Les compositions des verres se déclineront autour d’une base silico-calco-potassique, typique des verres du Moyen-Age, dont on fera légèrement varier les teneurs en Mn et Fe. Les expériences en milieu saturé seront réalisées dans des bioréacteurs (conditions statiques et dynamiques) et suivies par des mesures en ICP-OES, les expériences en milieu insaturé seront mises en place dans des enceintes à humidité contrôlée. Une souche modèle, Pseudomonas putida, connue notamment pour sa capacité à synthétiser des sidérophores (molécules complexant fortement le Fe et le Mn) et pour ses propriétés d’oxydation du Mn, sera utilisée pour toutes ces expériences d'altération. Celles-ci seront également réalisées avec un mélange de microorganismes prélevés in situ, sur des vitraux en place. Les échantillons (verres et biofilms) seront observés en microscopies optique et électronique, les phases d'altération seront caractérisées par spectroscopie Raman ou en DRX. Les souches bactériennes colonisant les verres seront identifiées, à différents temps expérimentaux et pour le panel des 5 verres, par séquençage de l'ARN 16S et leur taxonomie et leur diversité seront analysées.

Cette étude systématique des interactions microorganismes/verres permettra de documenter les processus de bioaltération des verres, en tenant compte de certains facteurs atmosphériques. Certaines conclusions pourront être élargies aux géomatériaux de manière plus générale. Elle a également pour but de développer des méthodologies inédites, la réalisation d'expériences de bioaltération en condition humide n'étant pour l'instant pas décrite dans la littérature. 

Projet DIVAS (Dissolution de Verres AluminoSilicatés)
Ce projet amorcé en 2018 et ayant bénéficié en 2019 d'une bourse CNRS/INSU (interrVIE) concerne l'étude des cinétiques d'altération d'un ensemble de verres d'oxydes aluminosilicatés, en lien avec la compréhension de leur propriétés structurales.

Projet Alluvium
Le LGE est partenaire du projet Alluvium porté par l'IFSTTAR et le LRMH (financement Impulsion de l'I-site Future). Ce projet rassemble un consortium d'ingénieurs de la construction, de chercheurs en conservation, d'architectes, d'économistes, et d'ingénieurs en sciences des matériaux. Il vise à démontrer le potentiel d'application de la construction en terre crue dans la ville de demain. Le LGE est impliqué dans la partie caractérisation des briques de terre crue formées.