Aller au contenu Aller au menu Aller à la recherche

accès rapides, services personnalisés
Rechercher
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
UMR 7590 - UPMC/CNRS/IRD/MNHN

Biominéralisations et atténuation naturelle aux interfaces redox

Importance des sulfures biogéniques

Piégeage du nickel dans les sulfures de fer naturels. Les mécanismes de formation des sulfures métalliques dans les milieux naturels de basse température restent très mal compris. Au cours de la thèse de la thèse CIFRE de Vincent Noël (2011-2014) avec Koniambo Nickel SAS, nous avons montré par microscopie électronique et spectroscopie EXAFS que le nickel co-précipite avec la pyrite dans les sédiments de mangroves de Nouvelle-Calédonie [Noël et al. 2014, 2015](Figure 6). La mise en évidence du rôle des microorganismes dans la formation de ces sulfures fait l’objet de la thèse de Maya Ikogou dirigée par F. Juillot et G. Ona-Nguema [Ikogou et al. in press]. La formation de pyrites nickelifères dans les sédiments de mangroves contribuent naturellement à protéger le lagon, classé au Patrimoine Mondial de l’Humanité par l’UNESCO, des apports métalliques liés à l’érosion des gisements latéritiques de nickel. Cependant la réoxydation de ces pyrites par les cycles de marées conduit à une remobilisation de Ni2+ vers les eaux porales, ce qui pourrait faciliter son transfert vers le lagon [Noël et al. 2015]. Ceci pourrait aussi favoriser la bioaccumulation du nickel, observée jusqu’à des concentrations exceptionnellement élevées dans certaines feuilles de palétuviers, même si les racines semblent limiter la translocation des métaux (Marchand et al., 2016).

Aval du cycle nucléaire


 Contrôle minéralogique de la mobilité de l’uranium. Le cycle du combustible nucléaire génère des résidus miniers dont il est important de cerner l’impact environnemental. Dans le cadre de la thèse de Guillaume Othmane (2009-2012) effectuée sous la direction de T. Allard (CR CNRS IMPMC), N. Menguy (PR UPMC IMPMC) et M. Fayek (Univ. Manitoba) nous avons déterminé les formes chimiques de l’uranium dans des résidus miniers du site d’Uranium City, au Canada [Othmane et al. 2013a], ainsi que dans les opales du gisement de Nopal au Mexique [Othmane et al. 2013b ; 2016]. A Uranium City,  l’uranium est présent essentiellement sous forme de groupements uranyles adsorbés sur des ferrihydrites, et dans une moindre mesure à des chlorites. Le piégeage de l’uranium repose donc sur des processus de sorption (Figure 7). A Nopal, nous avons mis en évidence la présence d’un minéral rare, la vorlanite (CaUO4), et d’uranyle sous la forme de complexes phosphatés ou hydroxo-polynucléaires tous piégés dans la silice. La luminescence, souvent utilisée pour la prospection, est ici proposée comme sonde de pH de formation des opales, en référence à différentes conditions de synthèse explorées en parallèle au laboratoire.

Avec l’IRSN, nous analysons la spéciation et la mobilité de l’uranium dans les sédiments lacustres impactés par des activités minières anciennes (projet NEEDS-USEDIM  2013-2015). Nous avons ainsi montré que l’uranium est essentiellement présent sous la forme de complexes sorbés de U(IV) et de phosphates de U(IV) nanocristallins dans ces sédiments [Morin et al. 2016]. Ceci remet en question la vision classique de l’immobilisation de l’uranium sous forme de UO2 insoluble, avec des implications sur  le comportement de l’uranium lors de changement de conditions redox, en particulier après le curage des sédiments (projet NEEDS-RUMBA 2016-2017).

Biominéralisation des métalloïdes et des radionucléides dans les biofilms


Rôles des phosphates de fer microbiens. L’effort important que nous avons porté pour comprendre les mécanismes de la biominéralisation du fer nous a amené à mettre en évidence l’importance des phosphates de fer biogéniques.  Nous avons par exemple montré que les phosphates ferriques amorphes, constituants majeurs de la ferritine bactérienne, sont des précurseurs de la formation intracellulaire des magnétites [Baumgartner et al., 2013]. Les phosphates de fer microbiens contrôlent également le cycle du phosphore dans certains milieux lacustres [Cosmidis et al. 2014]. En outre, ces phases nanocristallines sont capables de piéger des métalloïdes comme l’arsenic [Muehe et al. 2016] et des radionucléides dans les biofilms [Seder Colomina et al. 2014, 2015a]. Au cours de la thèse de Marina Seder Colomina (2011-2014) menée avec l’Université Paris Est et l’IRSTEA, nous avons notamment démontré le piégeage de l’uranium pas des phosphates de fer fixés sur des bactéries neutrophiles filamenteuses [Seder Colomina et al. 2015b].

Nano-oxydes pour la remédiation des pollutions

Les impuretés présentes dans les ferrihydrites naturelles (Al, Si, P, S…) sont actuellement très étudiées car elles peuvent modifier leur structure encore récemment débatue [Guyodo et al. 2012], leur formation et leur évolution [Miot et al. 2016] et leur propriétés de sorption vis-à-vis des contaminants. Lors de la thèse de Areej Adra (2010-2014), nous avons mis en évidence pour la première fois le piégeage de l’arsenic par des ferrihydrites alumineuses dans les sédiments de rivière à l’aval de la Mine de Carnoulès, Gard [Adra et al. 2013]. Nous avons aussi montré que la présence d’aluminium en substitution du fer dans la ferrihydrite modifie de façon majeure l’efficacité de la sorption de l’arsenic, avec des effets différents pour As(III) et As(V) [Adra et al. 2016].

Une nouvelle direction importante de nos travaux a concerné la recherche de propriétés de surface remarquables des nanoparticules naturelles et synthétiques. Les nano-magnétites piègent très efficacement de nombreux contaminants inorganiques tels que l’arsenic [Wang et al. 2014]. Au-delà de ces propriétés de sorption, nous avons récemment montré que les nano-magnétites possèdent une réactivité de surface particulière qui permet la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS, reactive oxygen species) capables d’oxyder et de dégrader  des polluants organiques adsorbés à leur surface [Ardo et al., 2015]. Ce nouveau procédé qui ne nécessite pas d’oxydants forts, a fait l’objet d’une déclaration d’invention auprès de l’UPMC/CNRS/INRA. Ces travaux ont été réalisés au cours de la thèse de Sandy Ardo (2011-2014) avec Sylvie Nelieu (INRA) dans le cadre d’un projet Innovations Technologiques du Réseau de Recherche francilien sur le Développement Soutenable (R2DS) de la région IdF.  Certaines nanoparticules biogéniques peuvent également se comporter comme des réducteurs chimiques pour une large variété de polluants, offrant ainsi des perspectives intéressantes pour des procédés alternatifs de traitement des eaux. Nous avons notamment validé un nouveau mécanisme de réduction des ions nitrate au travers d’un brevet déposé au cours de l’ANR ECOTECH (2010-2013) [Guerbois et al., Brevet 2016 - Réf. CNRS : 05970-01], mené en collaboration avec le LCPME à Nancy et plusieurs partenaires industriels (SAUR et Marion-Technology) (Thèse de Delphine Guerbois à l’IMPMC 2010-2013) [Guerbois et al. 2014 ; Ruby et al. 2016]. Ces thèmes seront poursuivi au cours des prochaines années en favorisant les interactions avec les partenaires de l’axe 3 « Interfaces, transport, reactivity in natural media » du LABEX MATISSE.

Cécile Duflot - 30/08/17

Traductions :

    Mesurer l’importance des effets quantiques avec des ondes sonores : l’élasticité de l’hydrogène solide à haute pression

    Le principe d’Heisenberg de la mécanique quantique interdit la détermination simultanée de la position et de la vitesse. Cela se traduit par des vibrations résiduelles des atomes même à température nulle. Aujourd’hui encore, l’importance de la contribution des effets quantiques avec l’augmentation de...

    » Lire la suite

    Contact

    Guillaume Fiquet (Guillaume.Fiquet @ impmc.upmc.fr)

    Directeur de l'institut

    33 +1 44 27 52 17

     

    Nalini Loret (Nalini.Loret @ impmc.upmc.fr)

    Attachée de direction

    33 +1 44 27 52 17

     

    Dany Thomas-Emery (danielle.thomas @ impmc.upmc.fr)

    Gestion du personnel

    33 +1 44 27 74 99

     

    Danielle Raddas (cecile.duflot @ impmc.upmc.fr)

    Gestion financière

    33 +1 44 27 56 82

     

    Cécile Duflot (cecile.duflot @ impmc.upmc.fr)

    Chargée de communication

    33 +1 44 27 46 86

     

    Expertise de météorites

     

    Expertise de matériaux et minéraux

     

    Adresse postale

    Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie - UMR 7590

    Université Pierre et Marie Curie - 4, place Jussieu - BC 115 - 75252 Paris Cedex 5

     

    Adresse physique

    Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie - UMR 7590

    Université Pierre et Marie Curie - 4, place Jussieu - Tour 23 - Barre 22-23, 4e étage - 75252 Paris Cedex 5

     

    Adresse de livraison

    Accès : 7 quai Saint Bernard - 75005 Paris, Tour 22.

    Contact : Antonella Intili : Barre 22-23, 4e étage, pièce 420, 33 +1 44 27 25 61

     

     

    Fax : 33 +1 44 27 51 52

    L'IMPMC en chiffres

    L'IMPMC compte environ 195 personnes dont :

     

    • 40 chercheurs CNRS
    • 46 enseignants-chercheurs
    • 19 ITA CNRS
    • 15 ITA non CNRS
    • 50 doctorants
    • 13 post-doctorants
    • 12 bénévoles

     

     Chiffres : janvier 2016