Cinétique enzymatique d'une réaction exothermique en phase hétérogène et sous pression. Réacteur utilisant la catalyse immobilisée pour la décomposition de l'eau oxygénée

Content Provider	Semantic Scholar
Author	Bilhou-Bougnol, V.
Copyright Year	1976
Abstract	L'etude de l'activite de la catalase immobilisee nous a permis de trouver la un catalyseur qui permet une decomposition rapide de l'eau oxygenee. On peut facilement preparer l'enzyme fixee et en assurer une bonne conservation au froid : Son activite reste la meme pendant un mois et ne diminue que tres legerement au bout de six mois. Nous avons montre que l'activite de la catalase fixee diminue a partir d'un certain seuil de temperature. Pour maintenir cette activite, nous avons interet a travailler dans un domaine de faibles concentrations en eau oxygenee afin de ne pas trop elever la temperature Ceci provient du fait que, la cinetique de la reaction etant approximativement d'ordre 1 dans ces conditions, la quantite de chaleur degagee est proportionnelle a la concentration de l'eau oxygenee utilisee. L'analyse theorique de la diffusion-reaction a permis de voir que la temperature de la membrane enzymatique est proportionnelle a la concentration en eau oxygenee utilisee ; Elle atteint sa valeur maximale au milieu de la membrane. Ces conclusions ne sont valables que dans un domaine assez restreint de temperatures. Dans le cas ou il n'est pas possible de travailler a faible concentration, il est necessaire de maintenir une temperature faible au niveau de l'enzyme par un refroidissement tel que nous l'avons decrit dans la deuxieme partie. Nous pouvons penser que, soit par une dilution progressive soit par une membrane protectrice a gradient de H 2 0 2 , nous pourrions concilier le stockage peu encombrant de l'eau oxygenee concentree et son utilisation a l'etat dilue necessaire pour preserver l'activite enzymatique. Une application directe de l'utilisation de la catalase fixee s'est materialisee dans le reacteur enzymatique que nous avons construit. Le caractere exothermique de la reaction a pu etre maitrise grâce a la conception et a la realisation d'un reacteur qui permet de bien fixer et proteger la couche d'enzyme et d'evacuer les calories. On empeche aussi une baisse d'activite trop rapide de l'enzyme. Le reacteur, de dimensions modestes, peut fournir, a la pression atmospherique, de l'oxygene a raison de 40 litres/heure, a partir de 260 mg de catalase et d'une surface geometrique de mousse enzymatique egale a 300 cm 2 . Le nettoyage du reacteur est aise du fait de l'utilisation des ailettes demontables. Grâce a son pouvoir d'emmagasiner de l'oxygene sous un faible volume [jusqu'a 478 litres d'oxygene par litre d'eau oxygenee pure], l'eau oxygenee nous permet d'avoir rapidement a notre disposition de l'oxygene au moyen du reacteur a catalase fixee. L'utilisation, pour l'alimentation en oxygene d'une personne, de ce reacteur sous la forme decrite ne semble pas poser de problemes importants ; Il pourrait etre utile notamment pour des premiers secours. Sous pression, nous avons vu que l'enzyme fixee donne lieu a une reaction comparable a celle sous pression atmospherique. A 50°C, l'utilisation de pressions de plus en plus elevees pour la reaction de decomposition de l'eau oxygenee a 0,5 mole par litre provoque une baisse de l'activite apparente de la catalase fixee. Des temperatures de travail trop elevees provoquent, sous pression, une denaturation rapide de l'enzyme fixee par effet thermique. Les resultats de l'experience de fonctionnement de la catalase immobilisee sous 2 atmospheres, a 50°C, en utilisant une concentration en eau oxygenee de 0,05 a 0,5 mole par litre, montrent qu'il n'y a pas denaturation de l'enzyme dans ces conditions. Si la cinetique de la reaction a pu ainsi etre etudiee jusqu'a 5 atmospheres, l'utilisation du reacteur enzymatique en vue des plongees sous-marines de courte duree demande, quant a elle, une mise au point ulterieure plus approfondie.
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Language	English
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Resource Type	Article