La protection de l’environnement est au cœur de toutes les pressions sociétales. La peinture anti-fouling est un moyen efficace et peu onéreux de protection des carènes immergées. Il est nécessaire de développer de nouveaux revêtements alternatifs aux peintures organnostanniques, plus respectueux de l’environnement. L’objectif de cette thèse est de synthétiser des copolyesters biodégradables à base de -caprolactone et de -valérolactone de masse molaire et de composition contrôlées (polymérisation par ouverture de cycle). Le couple catalytique utilisé est le 2-éthylhexanoate d’étain avec l’octanol. La cristallinité des copolymères a été mesurée. Puis la mouillabilité, l’hydratation et la dégradation de films de polymère en conditions de laboratoire ont permis de déterminer la structure du liant biodégradable respectant les exigences d’un cahier des charges. Ces copolymères sont incorporés dans des formulations érodables de peintures antisalissures marines. Les peintures sont immergées afin de tester leurs propriétés anti-fouling. L’observation du microfouling est réalisée par microscopie confocale à balayage laser tandis que l’adhésion des macro-organismes est évaluée in situ. L’efficacité anti-salissure marine des revêtements a été validée pendant huit mois d’immersion au port de Kernevel (Lorient). Les perspectives de travail concernent la diminution de la quantité de biocides dans les revêtements, tout en maintenant une activité conforme aux restrictions industrielles. / Antifouling paints are currently the most used hulls protection system. New antifouling coatings need to be developed with less environmental impact than organostannic paints. Copolyester of -caprolactone and -valerolactone with controlled molar mass and composition are synthesized by ring opening polymerization with stannous octanoate and octanol. Crystallinity of copolyester are measured. The evolution of water uptake, hydrophobicity properties and hydrolytic degradation of the binders surfaces have been investigated during the immersion in controlled medium. Copolymers are incorporated in an antifouling paint formulation and then immersed in natural conditions. Efficiency was validated during eight months of time immersion in the Kernevel harbour.

No description available.

Le développement de salissures marines (ou biofouling) est à l’origine de nombreux problèmes économiques et écologiques. Ces salissures marines sont constituées de microorganismes (bactéries, microalgues…) formant le microfouling sur lequel va se développer le macrofouling constitué de macroorganismes tels que les algues, coquillages et éponges. La formation de ces salissures va induire un ralentissement des navires provoquant une surconsommation de carburant. De plus, l’utilisation de revêtements antisalissures ou peintures antifouling à base de métaux lourds et de biocides dans le passé a conduit à des problèmes environnementaux. L’objectif de la thèse est de rechercher une alternative aux composés actuellement utilisés (cuivre) en respectant le milieu marin. L’environnement est une source d’inspiration, une approche biomimétique pourrait être une stratégie de lutte efficace contre le biofouling. Dans une première partie, un criblage d’une centaine de composés est réalisé contre des souches bactériennes. Huit composés issus des deux familles : les batatasins et les hemibastadins sont étudiées en vue de comprendre leurs modes d’action. Parmi les composés sélectionnés, la famille des hemibastadins comprenant le DiBromoHemiBastadin-1 (DBHB) a montré des propriétés antifouling prometteuses. En effet, cette molécule est capable d’inhiber 50 % la formation du biofilm avec une IC50= 6,44 µg/mL pour la bactérie Pseudomonas aeruginosa PAO1 et une IC50 = 12,8 µg/mL pour la bactérie marine Paracoccus sp. 4M6. Afin de comprendre le mode d’action de cette molécule, son impact sur la communication bactérienne, le quorum sensing est étudié et le composé DBHB est capable de l’inhiber. Dans une seconde partie, un autre groupe d’organismes participant au microfouling est étudié : les microalgues. Afin d’évaluer l’impact de composés de la famille des hemibastadins et notamment du DBHB, l’adhésion et la formation de biofilm de microalgues sont étudiées. Le DBHB montre des inhibitions de l’adhésion et de la formation du biofilm uniquement envers la diatomée Cylindrotheca closterium. Une dernière partie, s’est intéressée à l’évaluation de revêtements contenant six composés de la famille des batatasins et des hemibastadins sur le microfouling naturel. Une méthode d’immersion de revêtements en conditions contrôlées (photobioréacteur) est mise au point afin de pallier aux contraintes environnementales. L’ensemble de cette étude a permis de mettre en évidence les propriétés antifouling du DBHB et de caractériser son mode d’action. Ce composé offre d’intéressantes voies d’étude dans la lutte contre le biofouling. De plus, l’approfondissement des connaissances sur les procédés d’adhésion et de formation de biofilm de microalgues permet de définir de nouvelles stratégies de lutte. / Biofouling induces important economic and ecological problems. This phenomenon includes microorganisms (bacteria, microalgae…) giving the microfouling which allows the macrofouling development with algae, invertebrates and sponges. These organisms colonize every immersed surface as boat hull. The colonization induces reduced speed of ships and fuel overconsumption. In the past, the utilization of AF coatings with heavy metals or pesticides caused environmental problems. The purpose of the study is to find an alternative to AF compounds (copper) respecting the marine medium. The marine environment is an inspiration; a biomimetic approach could be an interesting strategy to inhibit biofouling. In a first part, a screening of one hundred compounds is realized against marine and terrestrial bacteria. Eight molecules from two families (batatasins and hemibastadins) are studied to understand the way of action. Among selected compounds, Dibromohemibastadin-1 (DBHB) from hemibastadin family shows promising AF activities. This molecule is able to inhibit the biofilm formation with an IC50 of 6,44 µg/mL against the bacterium Pseudomonas aeruginosa PAO1 and 12,8 µg/mL for the marine bacterium Paracoccus sp. 4M6. To identify the way of action of DBHB, the impact on the bacterial communication named quorum sensing is investigated. The molecule shows an anti-quorum sensing property. In a second part, another group participating at microfouling is studied: microalgae. In order to evaluate the impact of hemibastadin family in particular DBHB, microalgae adhesion and biofilm formation are characterized. DBHB induces inhibition only on the adhesion and the biofilm formation of the diatom Cylindrotheca closterium. The last part presents the formulation of coatings containing six compounds from the batatasin and hemibastadin families. These coatings have been immersed in a harbor to evaluate the impact on natural microfouling. Furthermore, a new method for the evaluation of AF coatings is developed in controlled conditions, in a photobioreactor. This method allows the evaluation of coatings on the formation of a mixed biofilm (bacteria and microalgae). This method has been established to avoid environmental constraints by immersion in natural condition. This study allows the characterization of the AF property of DBHB. This compound provides promising research path to limit biofouling. Moreover, the development of a test allowing adhesion and microalgae biofilm formation in dynamic condition improves the characterization of compounds activities.

Les peintures sont omniprésentes dans nos civilisations modernes et décorent presque tous les supports et ce dans des domaines très variés. L'utilisation massive des peintures pose cependant des problèmes environnementaux et de santé publique, de par la présence de solvants qui, lors du séchage, s'évaporent et émettent des composés organiques volatiles (COV) néfastes pour l'environnement et l'homme. Une démarche européenne et mondiale de réduction d'émission des COV est donc en cours depuis quelques années. De plus, l'engouement croissant pour le développement durable pousse à la transition de produits pétrosourcés vers des produits biosourcés, à coûts et performances similaires. Les résines alkydes en émulsions, développées au début du XXème siècle, constituent une alternative de choix car émettant une quantité limitée de COV et obtenues par polycondensation de matières premières renouvelables. Après un état de l'art sur le contexte des peintures actuelles et la composition d'une peinture alkyde en émulsion, leurs propriétés physiques et chimiques ont été étudiées. Après ce travail de formulation, deux additifs ont été synthétisés afin d'augmenter le taux de biosourcé des peintures alkydes en émulsion : un épaississant et un agent dispersant. De par la présence de surfactants, les formules de peintures alkydes en émulsion sont pour l'heure moins compétitives que les peintures alkydes en phase solvant. En conséquence, la première émulsion alkyde sans tensioactif a été développée et ses performances évaluées en peinture / Paints and coatings occupy a prominent place in the cultural history of mankind. People have always been fascinated by colors and used paints to decorate and beautify themselves and their environment. Nevertheless, these products bring a lot of problems. For instance, some paints still contain organic solvents, which have negative impacts on the environment and human health. Due to environmental legislations and the need to reduce VOCs emission (volatile organic compounds), water-based paints have attracted a lot of interest. Moreover, the raising sustainability awareness is a driving force for the transition from petrobased to biobased products with equivalent costs and performances. In this context, alkyd resin emulsion, introduced in the 1990s, still continue to be the most widely used binder, because they have low VOCs level and are synthesized by polycondensation reactions of renewable raw materials. After reviewing the current state of the art regarding the alkyd paint emulsion, their physical and chemical properties were studied. Two additives, respectively a rheology modifier and a dispersing agent, were also synthesized, in order to increase the biobased content of alkyd paint emulsion Due to the presence of wetting agent, alkyd emulsion paints are still less competitive than solvent-borne alkyd paints. The first surfactant free alkyd emulsion was consequently developed and its film properties characterized in paint formulation

Cette thèse en partenariat industriel s’intéresse aux peintures polyuréthane et époxy utilisées à des fins protectrices pour des applications ferroviaires. L’objectif de ce projet est de développer de nouveaux additifs spécifiques à ces peintures afin d’améliorer les propriétés mécaniques et adhésives des films sur acier, tout en gardant une bonne dispersion des charges minérales présentes dans la formulation. Des additifs polymères ont été développés. Ces polymères miscibles avec la résine ont été synthétisés par polymérisation cationique (technique du monomère activé) ou anionique coordinée, et présentent différents degrés de polymérisation. Ces polymères sont fonctionnalisés d’une part par un groupement réactif vis-à-vis des charges minérales afin d’assurer leur dispersion, et d’autre part par un groupement réactif vis-à-vis de la résine (polyuréthane ou époxy) afin d’optimiser les propriétés mécaniques des films finaux par ancrage des charges au réseau. Des études par analyses thermogravimétrique et granulométrie laser ont permis de sélectionner les additifs les plus pertinents et de mettre en évidence leur efficacité sur la désagglomération des charges, notamment par rapport aux dispersants commerciaux actuellement utilisés. Des essais mécaniques sur des films de peintures libres ont montré l’impact positif des additifs sur les propriétés mécaniques et adhésives des films sur acier, tant pour les peintures polyuréthane que pour les peintures époxy. Ces nouveaux additifs jouent donc le rôle d’agent dispersant et de promoteur d’adhésion. / Polyurethane and epoxy paints are used in rail applications for protective purposes. The aim of this Ph.D thesis was to develop new additives to improve mechanical and adhesive properties of polyurethane and epoxy paints on steel, keeping good dispersion of pigments and fillers present in paint formulation. Additives were designed as dispersing agents. A polymer which is miscible with the resin paint is synthesized by ring-opening polymerization with different polymerization degrees. Post-modifications were realized to introduce reactive functions ensuring the dispersion of fillers and pigments, and to optimize mechanical properties of paint films (anchoring fillers and pigment to the resin). Thermogravimetry analysis and dynamic light scattering were used to select the best additives and to underline their efficiency on the deagglomeration of pigments and fillers, especially compared to commercial dispersing agents currently used. Mechanical tests highlight that new additives enhanced mechanical and adhesives properties of paint films on steel, both for polyurethane and epoxy paints. Additives, designed as coupling agents, are used at as dispersing agents and adhesion promoters.