LA BIODETERIORATION DES MATÉRIAUX ÉTAT DES LIEUX

Nous nous proposons dans cette première partie de dresser un état des lieux sur la biodétérioration des matériaux de construction en général, et plus particulièrement des matériaux cimentaires. Nous nous intéresserons ensuite aux micro-organismes de l’étude, à travers la présentation des champignons microscopiques, des souches sélectionnées, et des différentes méthodes de quantification de la biomasse* fongique. Enfin, nous aborderons un aspect plus physico-chimique en décrivant les caractéristiques des matrices cimentaires. De nombreux matériaux de construction sont sujets à la colonisation par les micro- organismes. Cette colonisation est responsable de changements dans la couleur, et les propriétés chimiques ou physiques du matériau. Depuis la fin des années 60, ces changements ont été regroupés sous les termes de « biodégradation » et « biodétérioration » (Guillitte, 1995) selon les auteurs. Afin d’éviter les confusions, et par soucis de clarté pour la suite, nous entamons ce chapitre par quelques définitions. H. J. Hueck définit dès 1965 la biodétérioration comme étant « tout changement indésirable dans les propriétés d’un matériau causé par l’activité vitale d’organismes ». La biodégradation est généralement associée à « l’exploitation, par l’homme, des capacités de décomposition d’organismes pour rendre un déchet plus utile ou plus acceptable » (Hueck, 1965 ; Allsopp et al, 2003). Eggins et Oxley (1980) tentent d’approfondir ces définitions. Selon les auteurs, la biodétérioration est vue comme un processus qui diminue la valeur et la biodégradation comme un qui l’accroît, mais les deux sont identiques en principe, la distinction étant basée uniquement sur les besoins humains. Conventionnellement, la biodétérioration se réfère aux dommages causés aux matériaux, constructions, et processus de valeur relativement élevée tandis que la biodégradation se réfère seulement aux matériaux et se distingue par le traitement biologique principalement parce qu’elle s’applique aux matériaux de valeur basse ou même négative. Urzì (2006) définit la biodégradation comme une transformation irréversible causée par des organismes de tout type de matériaux (organique ou inorganique) en environnement naturel.

Biodétérioration ou biodégradation ?

La biodétérioration est qualifiée de transformation irréversible causée par des organismes de tout type de matériaux (organique et inorganique) qui présentent une valeur économique, historique ou artistique. Selon la norme ISO 846 : 1997, sur l’évaluation de l’action des micro-organismes sur les plastiques, la biodétérioration est définie comme étant la « variation des propriétés chimiques ou physiques d’un matériau provoquée par l’action d’un micro-organisme ». Cette définition semble néanmoins un peu restrictive dans le sens où les changements relatifs à l’aspect esthétique ne sont pas abordés. En ce qui concerne la biodégradation, le terme fait l’objet de discussions au sein du comité technique. Il apparaît à travers ces définitions que les termes « biodétérioration » et « biodégradation » ne peuvent être employés pour décrire le même phénomène. Ce travail fait l’objet d’une étude sur la biodétérioration, et nous retenons la définition suivante : « changement indésirable engendré par l’activité d’organismes vivants, des propriétés (esthétique, chimique, physique) d’un matériau (organique ou inorganique) présentant une valeur économique, historique ou artistique.

La composition du matériau utilisé et son état de conservation, les conditions environnementales et climatiques favorables (température, humidité, pluie, exposition au soleil, polluants organiques et inorganiques) peuvent créer de bonnes conditions, parfois même optimales, pour le développement des organismes sur la surface (détérioration esthétique), et/ou jusqu’à des couches plus profondes (détérioration physique/mécanique et chimique) (Urzì et al., 2000). L’estimation de la contribution biologique dans la détérioration des pierres commence par la description du type de pierre/bâtiment, y compris la présence d’eau (par exemple, humidité qui monte du sol, défauts d’écoulement de l’eau, humidité de Les conditions environnementales, telles que le vent, la pluie, la neige, l’exposition au soleil, la pollution, … jouent un double rôle dans la biodétérioration. D’une part, elles contribuent au vieillissement naturel du matériau (Warscheid et Braams, 2000), et modifient donc sa bioréceptivité. D’autre part, elles ont une influence directe sur le développement des micro- organismes créant selon les cas un environnement propice ou néfaste à la colonisation microbienne. Ces dernières années, les activités urbaines et industrielles ont modifié la composition de l’atmosphère, créant un environnement plus agressif, qui accélère la détérioration des matériaux. Le dioxyde de soufre est l’un des composés gazeux majeurs des atmosphères polluées en environnement urbain. Comme l’oxydation du dioxyde de soufre conduit à la formation d’acide sulfurique, il y a une forte corrélation entre la sulfatation des roches calcaires et les concentrations en SO2. L’attaque des roches calcaires par l’acide sulfurique conduit à la formation de gypse. Pendant la cristallisation du gypse, les particules organiques des polluants, les particules carbonées, la poussière, le pollen, etc. s’accumulent à la surface des bâtiments et sont piégés dans la matrice minérale. Cela aboutit à la formation d’une croûte dure, de couleur grise à noire (Saiz-Jimenez, 1993). Manifestement, cette croûte enrichit le substrat et les composés anthropogéniques peuvent influencer, de façon importante, la colonisation et le modèle de croissance des micro-organismes sur les pierres situées dans un environnement pollué en comparaison à la croissance des micro-organismes sur un matériau similaire en environnement rural (Saiz-Jimenez, 1997). Par opposition, une faible exposition à la lumière défavorise le développement d’organismes photosynthétiques, c’est-à-dire qui ont besoin de lumière pour produire leur énergie.