Expériences et analyses
Les éléments ci-dessous présentent l'ensemble de la démarche expérimentale que nous avons réalisé dans le cadre de l'étude de notre projet .
Spectre d'absorption d'une algue brune
Tracé du spectre d'absorption des sargasses
Analyses qualitatives des eaux du lagon de Porte d'Enfer
Suivi des paramètres physico-chimiques par méthode qualitative
Nous avons réalisé l'étude de différents paramètres physico-chimiques de l'eau du lagon à l'aide de tests rapides. Il s'agit de tests de bandelettes colorimétriques : on verse quelques gouttes de l'échantillon de l'eau du lagon sur la bandelette pendant 1 à 2 secondes, puis après séchage on compare à un nuancier afin de lire les valeurs obtenues.
On constate qu'après 24 heures d'anaérobie le KH est plus élevé dans l'eau contenant des sargasses mais que le pH est le même dans les deux échantillons. On peut remarquer également l'absence de nitrites et de nitrates . Après 6 jours, les changements sont plus significatifs : le KH a augmenté et le pH a diminué mais reste relativement neutre. Enfin, après huit jours, il n'y a toujours aucune trace de nitrites et de nitrates . Le KH est resté stable et le pH est descendu en dessous de 7, la rendant plus acide. Au bout de 12 jours le pH a atteint 6.4. Ce pH légèrement acide est lié au dégagement important de H2S libéré par la décomposition des sargasses. Cette concentration s'exprime en ppm (partie par million).
Effets sur la biodiversité marine : disparition des coraux, palourdes, escargots, burgot de mer, oursins et certaines algues.
Les bandelettes de test permettent de contrôler simultanément, de manière rapide, simple, les six principaux paramètres de qualité des eaux. On mesure ainsi :
- le pH
- la dureté totale GH et la dureté carbonatée KH
- la teneur en nitrites (NO2-), nitrate (NO3-)
- la teneur en dichlore (Cl2)
On ne s'intéressera pas dans cette étude aux valeurs de Cl2
Détecteur Drager pour mesure des émissions de H2S
Détermination de la salinité de l'eau par titrage
La salinité mesure la concentration d'une eau en sels dissous (chlorure de sodium, chlorure de magnésium, etc.) présent dans un kilogramme d'eau de mer. Comme cette valeur est difficile à obtenir on détermine la teneur en ion chlorure. La salinité de l'eau de mer est de 35 g /Kg en moyenne.
Dosage des ions chlorures d'une eau de mer
Pour mesurer la concentration en ion chlorure de l'eau de mer, nous avons utilisé une méthode de dosage par colorimétrique faisant intervenir la fluorescéine comme indicateur de fin de réaction.
La méthode utilisée permet de doser les ions chlorure par précipitation des ions argent Ag+. Le chlorure d'argent formé est un solide blanc colloïdal.
En effet, au cours du dosage des ions chlorures Cl-aq, sont en excès et forment un assemblage [AgCl(s), Cl-adsorbé] qui, en présence de dichlorofluorescéine, est jaune.
Après l'équivalence, les ions Ag+ aq sont en excès et forment un assemblage [AgCl(s), Ag+adsorbé] qui, en présence de chlorofluorocarbone, est rose.
Le volume équivalent ainsi repéré est relevé pour déterminer la concentration massique des ions Cl- de l'eau. Pour réaliser ce dosage l'eau contenant les sargasses a été diluée 20 fois.
Détermination du TH de l'eau du lagon par titrage
Le TH (Titre hydrométrique) représente la concentration en ions Mg2+ et Ca2+ contenu dans l'eau. Pour que vous puissiez comprendre l'eau contient plus ou moins une grande quantité de minéraux dissous : sels de calcium, magnésium, potassium et de nombreux autres sels minéraux. La dureté de l'eau est l'indicateur de la minéralisation de l'eau. Elle est surtout due aux ions calcium et magnésium.
La dureté de l'eau peut se mesurer grâce à un matériel de test colorimétrique comme les bandelettes que nous avons utilisées précédemment.Nous avons cherché néanmoins à déterminer la dureté d'une eau de sargasses que nous avons prélevée et conservée ( une dizaine de jours dans des conditions anaérobiques) de manière quantitative.
Dosage de la dureté d'une eau de mer
Dureté totale : concentration totale en ions calcium et magnésium. Elle s'exprime en degré hydrotimétrique noté 1°TH.
Pour réaliser cette mesure nous avons utilisé une méthode de dosage par colorimétrie. Dans une burette graduée nous avons introduit la solution titrante : une solution de EDTA de concentration 0.025 mol/L et dans le bêcher 20 mL de la solution titrée : l'eau de sargasse diluée 10 fois au préalable.
Dans le bécher nous avons rajouté 25mL de solution tampon de pH=10 ainsi qu' une spatule de NET comme d'indicateur coloré. La solution obtenue était de couleur violette. Nous avons versé goutte à goutte la solution d'EDTA dans le bécher jusqu'à observer le virage de la couleur de la solution titrée du violet au bleu. Une fois ce changement repéré nous avons pu relever le volume équivalent pour déterminer la dureté de l'eau .
Les résultats expérimentaux ont permis de confirmer le titre élevé de la dureté de l'eau obtenu par lecture direct des bandelettes. L'eau de mer étant salée, elle possède une quantité de ion Mg 2+ important soit 1.35 g/L et une teneur en ion Ca 2+ de 0.4 g /L. Nous remarquons néanmoins que la décomposition des sargasses augmentent de façon significative la dureté de l'eau, cela s'explique par la présence de magnésium dans la composition chimique de l'algue.
Mise en évidence du H2S par précipitation
Appelé également hydrure de soufre ou sulfure de dihydrogène, le sulfure d'hydrogène H2S est un hydrure à l'odeur désagréable d'œuf pourri. C'est un gaz acide qui réagit avec les solutions aqueuses basiques et les métaux tels que l'argent et le cuivre. Le sulfure de cuivre résultant de la réaction est de couleur noire. C'est la raison pour laquelle les composants électriques du restaurant Chez Coco noircissent lorsqu'ils sont longuement exposés à ce gaz.
Le sulfure d'hydrogène est produit lors de la dégradation bactérienne de matières organiques soufrées un des éléments qui compose la sargasse . En forte concentration, il peut entraîner des syndromes respiratoires sévères chez l'homme.
Nous avons souhaité mettre en évidence la présence du sulfure d'hydrogène produit par la décomposition des sargasses mais aussi responsable de la diminution du pH de l'eau du lagon lors des échouements de sargasses. En suivant le protocole ci-dessous:
Protocole du test
- Réaliser le montage des photos ci-dessus.
- Placer dans le ballon l'eau des sargasses à l'aide de l'ampoule de coulée .
- Verser dans le barboteur une solution aqueuse de sulfate de cuivre.
- Relier la sortie de la pompe à une bouteille remplie d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium pour piéger le sulfure d'hydrogène résiduel.
- Mettre en marche la pompe.
- La pompe mise en route, la solution de sulfate de cuivre se décolore et il se forme un précipité noir caractéristique du sulfure de cuivre (II). L'hydrogène sulfuré a bien réagi avec les ions cuivre (II)
Expérience réalisée au sein du laboratoire du BTS Chimie du lycée Charles Coeffin
Cette réaction entre le gaz H2S et les ions cuivre (II) est mise en pratique dans des détecteurs de gaz de marque DRAEGER pour déterminer la teneur d'hydrogène sulfuré;
Une coloration noire
apparaît et sa progression dans le tube est proportionnelle à la quantité de H2S
présente dans le biogaz. La graduation sur le tube donne directement le
pourcentage volumique de H2S dans le biogaz.
Propriété bio-accumulatrice des sargasses
les métaux lourds des sargasses
L'émail est un mélange de silice et d'autres minéraux. Leur fusion produit une matière incolore que l'on nomme le fondant. Ce fondant est ensuite coloré avec des oxydes métalliques (cobalt pour le bleu, cuivre pour le rouge, manganèse pour le violet, étain pour le blanc, etc.). Le mélange ainsi refroidi est réduit en poudre puis humidifié pour obtenir un mélange pâteux qui est ensuite posé sur de la terre cuite.
Un des inconvénients majeurs de la valorisation des sargasses est la présence significative de traces de métaux lourds dans l'algue. En faible concentration on y retrouve Hg ,Zn, Ni, Co, Cr, Pb , Cu mais dans des proportions plus importantes, il y a de l'arsenic As. Une particularité dans le bassin Caraïbe.
En collaboration avec une potière de Guadeloupe , nous avons pu observer son travail sur la réalisation d'un émail obtenu à partir de la cendre des sargasses.
L'émaille obtenu a une couleur gris bleuté avant la cuisson biscuit. Des analyses complémentaires permettront d'en connaitre sa composition exacte. Mais nous supposons la présence des éléments cobalt et manganèse. Nous attendons la confirmation des prélèvements envoyés en laboratoire.