Projet sur Les biocapteurs et leur utilisation dans les stations d‘épuration et en agro-alimentaire Travail est fait par : Mr Bennani Achref Mr Bchini El Fadel

Les biocapteurs et leur utilisation dans les stations d‘épuration et en agro-alimentaire

Introduction Les biocapteurs allient plusieurs technologies comme par exemple la biologie moléculaire, la microélectronique, l'optique, l'informatique. De nos jours les biocapteurs se miniaturisent  : du centimètre à quelques centièmes de millimètre de diamètre. Ils permettent des analyses à faibles coûts, d'éviter des contaminations potentielles grâce à des électrodes jetables, de contrôler la qualité des aliments, de détecter des polluants environnementaux...

HISTORIQUE 1950  : Leland Clarke crée le premier biocapteur dont le but est de mesurer la concentration en oxygène dissout dans le sang. 1962 :  Ce biocapteur est adapté à  la mesure de la concentration en glucose dans le sang. 1967 : terme d'électrode enzymatique par Updike et Hucks 1969 :  George Guilbault crée un dispositif pour doser l'urée dans le sang et l'urine. Depuis les années 70 : une centaine d'enzymes sont utilisées pour les biocapteurs enzymatiques et encore aujourd'hui ceux sont les plus fiables et utilisés.

LE FONCTIONNEMENT DU BIOCAPTEUR Principe général : transformer un phénomène biologique ou une propriété biochimique d'un système en un signal électrique.                                                                      1. Le biorécepteur        Le biorécepteur est le premier maillon du biocapteur. Il permet l'identification de l'espèce à détecter grâce à son site particulièrement sélectif en assurant la reconnaissance moléculaire, associée ou non à la transformation de l'espèce.         Il existe différents types de biorécepteurs.

2. Le transducteur 3. L'immobilisation   Le transducteur est un dispositif  permettant la mise en évidence de la réaction assurée par le biorécepteur. Son choix dépendra des substances libérées ou consommées et de son application. Le but est d'avoir une compatibilité maximale pour obtenir un signal sensible avec un minimum de bruit de fond.             Il existe un grand nombre d'électrodes sensibles au pH, aux anions/cations. 3. L'immobilisation On  peut immobiliser les différents biorécepteurs sur le transducteur par différentes manières.

LES STATIONS D'ÉPURATION 1. Le fonctionnement   Il existe différents traitements : les traitements primaire, secondaire, et tertiaire. Le traitement primaire a pour but de séparer les objets de grande taille et les particules grossières par une filtration sommaire. Le traitement secondaire est une épuration biologique des eaux pour éliminer la pollution des matières organiques fermentescibles grâce à l'activité bactérienne aérobie dégradant par voies oxydatives. cela permet d'éliminer la  DBO : Demande Biologique en Oxygène. Le traitement tertiaire a pour objectif d'éliminer les sels minéraux nutritifs et les contaminants résiduels polluants. Il est  généralement utilisé pour des effluents industriels.

le principe de fonctionnement d'une station d'épuration

2. Le rôle des biocapteurs Les biocapteurs permettent différentes mesures au niveau de la station d'épuration :                 • la mesure de la pollution organique • la mesure de la toxicité                  • la mesure des pesticides       • la mesure des métaux lourds

EN AGRO-ALIMENTAIRE L'industrie agro-alimentaire est de plus en plus exigeante sur la qualité des produits alimentaires et elle développe des procédés d'analyse en continu. Les biocapteurs sont utilisés pour le suivi en ligne des différentes étapes de production et pour le contrôle de la qualité des produits finis. Leur application est multiple : - Évaluation de la fraîcheur. - Le contrôle de la qualité sur les matières premières, les produits semi-finis et finis. (Divers aliments sont concernés).

LES AVANTAGES Les avantages de certaines immobilisations Les biocapteurs permettent des analyses à faibles coûts, d'éviter des contaminations potentielles grâce à des électrodes jetables, de contrôler la qualité des aliments et de détecter  les polluants de l'environnement… Les avantages de certaines immobilisations L'immobilisation chimique assure une plus grande stabilité de l'enzyme à long terme. La méthode de greffage permet un temps de réponse plus court tout les aérosols qui pulvérisent des composés dissous en couches minces et homogènes. L'immobilisation électromagnétique permet l'échange de l'élément biocatalytique à volonté. Il faut couper l'arrivée de courant pour le détacher. La miniaturisation des biocapteurs permet d'éviter une déformation des tissus. Il faut tenir compte du relargage possible de composés toxiques.

Les avantages dans les STEP       Les biocapteurs sont d'une grande utilité dans le dosage des divers polluants de l'eau : les analyses sont plus précises, plus rapides, plus sensibles et en continues. Les avantages en agro-alimentaire Il apparaît  une forte demande au niveau des biocapteurs pour le suivi en ligne des différentes étapes de production et pour le contrôle de la qualité des produits finis. Il est indispensable de pouvoir détecter toute sorte de produits dans des milieux souvent complexes. Les biocapteurs sont capables de détecter avec précision, rapidité, et à faible coût de nombreuses substances. Cette cascade de contrôle augmente les chances de produire un produit sûr (maîtrise en amont) et réduit les coût des contrôles finaux puisqu'ils sont destructeurs de denrées à leur maximum de leur valeur.

Les avantages en général         Les biocapteurs suppriment les opérations de prélèvement, d'analyse et réduisent l'intervention humaine et le coût du personnel. Ils interviennent dans le contrôle de processus, permettent l'automatisation. Ils améliorent également la fiabilité des procédés et conduisent donc à un produit de meilleure qualité.             Il y a de nombreuses recherches comme leur intégration dans la recherche de maladie animale (ex : ESB) avant que les symptômes n'apparaissent pour permettre une meilleure prévention.

Merci pour votre attention Achref VS Fadel