Alternatives to copper-based treatments for the control of grapevine downy mildew (Plasmopara viticola): 5-year synthesis of trials in France and Italy

The objective of the UE-funded program REPCO (FP6) was to identify new alternatives to copper fungicides in organic farming. Two pathogens have been considered: grapevine downy mildew (Plasmopara viticola) and apple scab (Venturia inaequalis). Research on grapevine was carried out by GRAB (Avignon, France) and FEM-IASMA (San Michele all’Adige, Italy). Trials were carried out under natural conditions in order to test reduced doses of copper and copper-free alternatives. Five-year trials proved that copper is the best fungicide. However, the use of new low copper rate formulations and the association of copper-free alternatives with reduced doses of copper or with reduced number of copper applications (limited to the most susceptible grapevine growth stages) were able to control of downy mildew with a concomitant reduced impact to the environment. Among the tested products, Trichodex (Trichoderma harzianum T39), Mycosin (clay), Chitoplant (chitosan), Saponin (Yucca extract), and an experimental sage extract (Salvia officinalis) gave the best results. The level of plant protection was similar to copper (standard), but not significantly different from the untreated control. Efficacy was good under low or medium disease pressure, but decreased when the pressure increased. The trials carried out after REPCO project confirmed that blossom stage is the most risky period for downy mildew infection and that a reduction of the number of treatments, with consequent reduction of the yearly total amount of copper, is possible by applying treatments during this period. These results show that more research efforts are needed to substitute copper in organic grape growing, and at present the practical approach must focus on combining strategies (alternative products and reduced copper, understanding the most susceptible stages of the plant, applying disease forecasting models, etc.)

Artificial Aging of Crude Oil and Water Remediation by AOPs

Crude oil in the environment is exposed to a series of weather-climatic factors (water, oxygen, solar irradiation) and microorganisms’ action that triggers chemical-physical processes of degradation (known as weathering). In a short time, the original composition of exposed oil can change significantly. In this work, our research team experimented with an Italian crude oil simulating solar irradiation to understand the modifications induced on its composition by artificial aging. Moreover, we studied the transformations deriving from different advanced oxidation processes (AOP) applied as remediation methods on liquid matrices contaminated by petroleum. For the last objective, we adopted different AOPs (photocatalysis, sonolysis, and sonophotocatalysis). as a photocatalyst, we used TiO2 immobilized on a non-woven fabric sheet. Crude oil and its water-soluble fractions were analyzed using GC-MS, 1H-NMR in a liquid state, Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR-MS), and fluorescence. The artificial oil aging induced significant modifications of oil composition with the formation of more oxidized species. All treatments used for the detoxification of polluted water samples, except sonolysis, showed a consistent reduction of organic content with the appearance of potentially toxic substances, confirming that the remediation processes experimented with cannot be applied in natural environments without a careful and repeated experimentation in controlled laboratory conditions

Artificial Aging of Crude Oil and Water Remediation by AOPs

Crude oil in the environment is exposed to a series of weather-climatic factors (water, oxygen, solar irradiation) and microorganisms’ action that triggers chemical-physical processes of degradation (known as weathering). In a short time, the original composition of exposed oil can change significantly. In this work, our research team experimented with an Italian crude oil simulating solar irradiation to understand the modifications induced on its composition by artificial aging. Moreover, we studied the transformations deriving from different advanced oxidation processes (AOP) applied as remediation methods on liquid matrices contaminated by petroleum. For the last objective, we adopted different AOPs (photocatalysis, sonolysis, and sonophotocatalysis). as a photocatalyst, we used TiO2 immobilized on a non-woven fabric sheet. Crude oil and its water-soluble fractions were analyzed using GC-MS, 1H-NMR in a liquid state, Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR-MS), and fluorescence. The artificial oil aging induced significant modifications of oil composition with the formation of more oxidized species. All treatments used for the detoxification of polluted water samples, except sonolysis, showed a consistent reduction of organic content with the appearance of potentially toxic substances, confirming that the remediation processes experimented with cannot be applied in natural environments without a careful and repeated experimentation in controlled laboratory conditions

A Bi-enzymatic Whole-Cell Algal Biosensor for Monitoring Waste Water Pollutants

International audienceTwo algal whole cells biosensors are developed to measure specific toxicity of freshwater pollutants. Both optical and conductometric biosensors are based on inhibition of algal alkaline phosphatase (AP) and esterase activities. Chlorella vulgaris cells are immobilised on a membrane placed in front of an optical fiber bundle for optical sensing or deposited on the surface of an electrode for conductometric sensing. Phosphatase activity of the biosensor is strongly inhibited by heavy metal ions (60% loss of activity is obtained after 10 ppb Cd2+ and Zn2+ with 20 min exposure time), as equally observed with a microplate reader. Inhibition of esterase activity (EA) is actually achieved with organophosphorous pesticides such as methyl paraoxon. The biosensors exhibit a response time of about 5 min. These pollutants can be detected down to 10 ppb after being in contact with the biosensor for 30 min. The biosensor can be used up to 20 days with 90% remaining activity

Amperometric biosensor for lactate analysis in wine and must during fermentation

MADICA 2006 Conference, Fifth Maghreb-Europe Meeting on Materials and their Applicatons for Devices and Physical, Chemical and Biological Sensors, MADICA 2006 Conference, Fifth Maghreb-Europe Meeting on Materials and their Applicatons for Devices and Physical, Chemical and Biological SensorsInternational audienceA lactate oxidase-based amperometric biosensor is designed for lactate determination. Two methods of lactate oxidase immobilization on the surface of commercial SensLab platinum printing electrodes are compared. The sensor with lactate oxidase immobilized by physical adsorption in Resydrol polymer is shown to have both narrower dynamic range (0.004–0.5 mМ lactate) and higher sensitivity (320 nA/mM) as compared with that immobilized in poly(3,4-ethylenedioxythiophene) by electrochemical polymerization (0.05–1.6 mM and 60 nA/mM respectively). The operational stability of the biosensors developed is studied; the immobilization method is shown to be of no influence. The lactate content in wine and in wine material during fermentation is analyzed. The data obtained by amperometric lactate biosensor correlated with those of standard chromatography. The biosensor developed can be used in food industry for control and optimization of process of wine fermentation as well as for control of wine quality

Algal biosensors for aquatic ecosystems monitoring

International audienceThe harmful effect of toxic chemicals on natural ecosystems has led to an increasing demand for early-warning systems to detect those toxicants at very low concentrations levels. Whole-cell biosensors based either on chlorophyll fluorescence or enzyme (phosphatase and esterase) inhibition are constructed for real-time detection and on-line monitoring. Results show that these devices are sensitive to heavy metals and pesticides. The system allows the cells to operate in their natural environment which favours long term stability and reflects the toxic action mechanism providing therefore an ecological interest

Nanopartículas de TiO2 y carbón activado para el tratamiento fotocatalítico de aguas contaminadas

Resumen. El objetivo de este trabajo fue estudiar la influencia de diferentes carbones activados sobre la actividad del TiO2 en el tratamiento fotocatalítico de aguas contaminadas, empleando como molécula sonda el 4-clorofenol, el cual comúnmente es un subproducto de las aguas de producción en la industria petrolera. Se prepararon diferentes carbones a partir del aserrín de la madera Tabebuia Pentaphyla impregnada con ZnCl2, H3PO4 y KOH y la activación se hizo bajo flujo de N2 por 1h a 450ºC. Los resultados indican que la fotoactividad del TiO2 está fuertemente influenciada por las propiedades fisicoquímicas del carbón, observándose efectos de sinergia entre ambos sólidos o inhibición en la actividad del TiO2. Los análisis por microscopía electrónica de barrido mostraron el fenómeno de agregación superficial de nanopartículas de TiO2 sobre carbones con pH muy ácido o muy básico. El control de las condiciones de síntesis de carbón activado permite mejorar la fotoactividad del TiO2, lo cual permite pensar en que este sistema muestra un gran potencial para su empleo en tecnología solar.aguas contaminadas; fotocatálisis; carbón activado, TiO2

Étude de la dégradation des hydrocarbures par photocatalyse

Les eaux de cales sont un mélange complexe d'hydrocarbures, d'additifs, de métaux lourds et d'ions inorganiques. Les systèmes de traitements avant rejet ayant atteint leurs limites, la photocatalyse se présente aujourd'hui comme une technique complémentaire prometteuse. La phase préliminaire de cette étude a consisté à mettre au point des méthodes analystiques pour décrire précisément la compostion des eaux de cales et la variabilité des paramètres physicochimiques. La dégradation photocatalytique d'un hydrocarbure aromatique, la naphtalène, a été étudiée de façon exhaustive. L'influence des paramètres de la photocatalyse a été étudiée. Le chemin réactionnel a été décrit via l'identiication des sous-produits. La dégradation d'eaux de cales par photocatalyse a été étudiée en utilisant une irradiation artificielle et un catalyseur (TiO2) supporté sur un média non-tissé, dans un réacteur batch. Un plan d'expérience a permis de sélectionner la concentration en oxygène et le flux de photons comme paramètres les plus déterminants. Les transformations des composés et la minéralisation ont été suivis dans les conditions optimisées. L'analyse de la phase gazeuse dans le réacteur a permis d'identifier et de suivre l'évolution des composés organiques volatiles produits. Les résultats de cette étude indiquent que la minéralisation des hycrocarbures dans les eaux de cales est lente, mais que la disparition de l'émulsion d'hydrocarbures initiale est rapide. Ces résultats ont permis de définir les règles de dimensionnement d'une unité de traitement embarquéeLYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

Etude des dégradations photochimique et photocatalytique d'herbicides de la famille des sulfonylurées

Les dégradations photochimique et photocatalytique d'herbicides de la famille des sulfonylurées ont été étudiées. Les sulfonylurées sont des molécules constituées de deux chromophores, dont les longueurs d'onde d'excitation sont différentes. Le comportement photochimique de ces herbicides dépend donc du domaine de longueur d'onde utilisé et de la structure chimique de la molécule. En conditions d'irradiation solaire, la principale rupture s'effectue au niveau du pont sulfonyluré. Les composés s-triaziniques qui apparaissent par suite des coupures du pont sont relativement stables chimiquement et photochimiquement et auront tendance à s'accumuler en solution. Au contraire, les dérivés benzéniques subissent rapidement des transformations qui mènent à la formation de molécules aromatiques plus petites et plus oxydées.Les études cinétique et analytique menées sur les sulfonylurées ont montré que ce sont des herbicides qui se dégradent facilement par photocatalyse hétérogène. Leur vitesse de disparition dépend à la fois du flux de photons, de la concentration initiale en herbicide et de leur capacité d'adsorption sur le photocatalyseur (TiO2 Degussa P-25). Le mécanisme de disparition des sulfonylurées met en jeu plusieurs voies simultanées qui conduisent à une minéralisation en CO2, H2O, NO3-, SO42- et à l'acide cyanurique comme produit organique ultime. Des tests écotoxicologiques menés à partir d'une sulfonylurée (triasulfuron) et de ses photoproduits, sur quatre organismes aquatiques différents, ont révélé une réelle menace pour les deux espèces végétales testées. En revanche, la toxicité aiguë de ces substances sur les bactéries luminescentes et les daphnies est très faible. Toutefois des effets chroniques ou indirects sur ces espèces ne sont pas exclus.LYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

Composés Organiques Volatils du Silicium et sulfure d'hydrogène - Analyse - Traitement - Impact sur la valorisation des biogaz

Le biogaz fait partie des stratégies de diversifications des énergies renouvelables à l échelle européenne. Un des freins technico-économiques à la valorisation en moteur thermique est la formation de dépôts abrasifs résultant de la combustion d'impuretés contenues dans les biogaz notamment les Composés Organiques Volatils du Silicium (COVSi communément appelés siloxanes) qui pénalisent le fonctionnement et les coûts de maintenance associés. L impact négatif sur la filière est conséquent, de même que celui du sulfure d hydrogène (H2S). Les recherches, articulées en 3 axes, sont développées avec la volonté de prendre en compte la réalité industrielle : -Analyse de dépôts moteurs prélevés sur plusieurs sites industriels. Ils sont caractérisés par analyses élémentaire, diffraction des rayons X, microcalorimétrie et microscopie électronique. L objectif est de réfléchir à la possibilité d utiliser les caractéristiques physico-chimiques d un dépôt comme un indicateur de la qualité du biogaz dont il est issu. -Comparatif de deux méthodes d analyses des COVSi, non seulement concernant les biais analytiques liés à la nature même des composés, mais aussi sur les difficultés liées aux prélèvements de biogaz sur site. Les résultats permettent d'appréhender les valeurs absolues des résultats analytiques avec plus de recul et de les pondérer. -Evaluation de traitements épuratoires du biogaz vis-à-vis des COVSi et d H2S. Un comparatif des performances de plusieurs charbons actifs est réalisé au laboratoire en conditions contrôlées, et sur le terrain. Un réacteur de traitement gaz-liquide est testé sur biogaz réel pour en apprécier les performances vis-à-vis de certains COVSi. L ensemble de cette étude permet de réfléchir sur la pertinence du choix des critères de qualité d un biogaz, mais aussi sur les méthodes analytiques d évaluation de ces critères. Ce dernier point est fondamental pour toute mise en œuvre et dimensionnement d un système de traitement épuratoire.As a renewable source of energy, biogas is part of the European strategies of energetic diversifications. However, some biogas impurities hampered economics benefices of recovery by causing damages to industrial process. Amongst these impurities, the worst are Volatile Organic Silicon Compounds (VOSiC commonly named siloxanes) which badly impact the system, as well as hydrogen sulfide (H2S). The approach of this work is developed with the will to take into account the industrial reality: in our case, landfill industries. For that purpose, 3 axes of research have been investigated: The first part deals with the most important barrier for electricity production from landfill gas (LFG), i.e solid oxide deposits in the engines, which increase maintenance costs and frequencies. Deposits from several landfills have been analyzed: elementary analysis, X-Ray diffraction, micro-calorimetry and scanning electron microscopy. The study aim is to develop a reflexion on the possibilities to use physico-chemical properties of a deposit as an indicator of corresponding landfill gas quality. The second part describes a comparison between two analytical methods for VOSiC in LFG. The main focus is not only about analytical bias but also a reflexion dealing with sampling issues. The knowledge of these biases allows the evaluation of analytical results. The third part is dedicated to H2S and VOSiC removal from LFG. An efficiency comparison of several sorbents (activated charcoal) has been performed under field and controlled conditions at laboratory. A gas-liquid pilot system has been built and evaluated with real LFG on site, mainly for VOSiC removal. The overall study provides scientific discussions about the relevance of biogas quality criteria, the efficiency of analytical methods in regards to the design basis of biogas treatment processes.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocVILLEURBANNE-DOC'INSA-Bib. elec. (692669901) / SudocSudocFranceF