Altération microbienne et préservation des monuments en zone urbaine – MIAM

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.
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: I) compréhension de l'influence microbienne sur la dégradation des pierres, II) identification des communautés microbiennes sur les surfaces de pierre en fonction des conditions atmosphériques, III) 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, IV) 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 V) 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.
En conclusion, les percées majeures de ce projet par rapport à la bibliographie sont:
1) compréhension des processus d’altération du calcaire et du marbre en fonction de la composition des communautés microbiennes et des polluants, 2) la conception 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) l'élaboration de 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) la conception facile de bio-matériaux «respectueux de l'environnement» dans un temps réduit, 5) l'utilisation de 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 et 6) développement de revêtements protecteurs réversibles par l’utilisation de molécules à base de antracenyl/maléimide.