Évaluation de la salinité

La salinité est au centre de nombreuses considérations lorsque l’on parle de la culture de

Dunaliella salina. Comme ceci sera vu plus loin, elle a également une influence importante sur la récolte de cette microalgue. Pour cette étude, il était donc nécessaire de pouvoir accéder à une évaluation simple de cette salinité.

3.1.1 Généralités sur la salinité

La salinité se définit théoriquement comme étant « la quantité totale de résidus solides (en grammes) contenue dans 1 kg d’eau de mer, quand tous les carbonates ont été transformés en oxydes, le brome et l’iode remplacés par le chlore et que toute la matière organique a été oxydée. » L’évaluation de cette salinité théorique ainsi décrite étant compliquée, des échelles pratiques ont été définies.

Depuis1978, l’échelle pratique de salinité publiée par l’Unesco impose une définition de la salinité en terme de rapport de conductivité. La salinité pratique (S), d’un échantillon d’eau, est définie en fonction du rapport K de la conductivité électrique de cet échantillon d’eau à 15○C et à la pression atmosphérique normale, et de celle d’une solution de chlorure de potassium dans laquelle la fraction en masse de KCl est0,0324356, à la même température et même pression. Une valeur de K égale à1 correspond à une salinité pratique égale à35.

Si l’on considère cette définition pratique, étant donnée la gamme de validité des conductimètres classiques, de nombreuses dilutions sont nécessaires pour évaluer la salinité des eaux hypersalines rencontrées dans ce projet. Étant donné le temps disponible pour le suivi des cultures et la nécessité de pratiquer ces mesures en conditions extérieures, il a été décidé d’opter plutôt pour une évaluation de la salinité par réfractométrie. La salinité est alors exprimée en pourcentage massique de sel dans la suspension (kg_sel/kg_suspension noté % dans ce manuscrit).

Des salinités exprimées en grammes de sels totaux par litre de suspension sont aussi proposées parfois dans ce manuscrit.

3.1.2 Évaluation de la salinité par réfractométrie

L’indice de réfraction d’un milieu dépend de la salinité, de la température, de la pression du milieu et de la longueur d’onde utilisée (Copin-Montegut,2002). Si les trois derniers paramètres sont fixés, il est alors possible d’évaluer la relation entre l’indice de réfraction et la salinité. Dans cette étude, un réfractomètre d’Abbe de précision 3T a été utilisé pour évaluer l’indice de réfraction d’une eau permutée dans laquelle différentes concentrations de NaCl sont ajoutées. La figure3.1montre que l’indice de réfraction est une fonction linéaire croissante de la salinité dans la gamme considérée pour cette étude. Cette figure montre aussi que les variations relatives de l’indice de réfraction en fonction de la salinité sont faibles, ce qui explique le manque de précision de la méthode par rapport à la conductimétrie directe.

Figure 3.1 – Indice de réfraction en fonction de la salinité réelle d’une eau salée (en

kg_{N aCl}.kg−1

solution).

Pour des raisons pratiques, le réfractomètre Abbe de précision n’a pu être utilisé sur les suivis de routine. Pour ces derniers, un réfractomètre ATC à salinité a été utilisé. Ce réfractomètre est gradué directement en pourcentage massique de sel dans la solution, sur une gamme 0−28%

3.1.3 Influence de la température sur l’évaluation de la salinité

Pour tester cette influence, des solutions de salinités connues ont été préparées. Ces solutions ont été conservées dans un bain thermostaté pour les porter successivement aux températures désirées. La figure 3.2 présente les salinités obtenues par évaluation au réfractomètre ATC, en fonction des salinités réelles des eaux, pour trois températures différentes.

Sur cette expérience, en moyenne, le réfractomètre sous-évalue très légèrement la salinité réelle. La sous-évaluation semble s’accroître avec l’augmentation de la température. Il faut noter que le zéro du réfractomètre était étalonné à20○C, ce qui explique sûrement cette légère dérive avec la température. Dans la suite des travaux, dans la mesure du possible, le zéro du réfractomètre a été réalisé sur une eau permutée, à la température des échantillons à caractériser.

En appliquant cette procédure, une autre manipulation est réalisée sur trois eaux de salinités connues, représentatives des eaux caractérisées dans cette étude (9,0%,12,0%et15,0%). Ces eaux témoins sont portées à25○C et6mesures indépendantes sont réalisées à l’aide du réfractomètre sur chacune des eaux. La moyenne des erreurs relatives obtenues est inférieure à1,25%quelle que soit la salinité testée. La plus grande erreur relative obtenue est de 2.2%. Cette erreur relative maximale constatée, représente pour une eau de salinité réelle12%, une erreur absolue d’environ

0,25%sur la salinité. Ceci est acceptable pour les besoins de cette étude.

Avec la procédure d’étalonnage du zéro à température des eaux caractérisées, les valeurs relevées sur le réfractomètre seront donc considérées directement, sans correction.

3.1.4 Influence de la présence de microalgues sur l’évaluation de la salinité

Une autre source possible de perturbations est la présence de microalgues dans la solution caractérisée. Pour vérifier cette influence, des cultures de Dunaliella salina ont été réalisées à différentes salinités. Une fois suffisamment concentrées (DO₈₀₀ des cultures supérieures à 0,4), des échantillons de ces cultures ont été prélevés. Leur salinité a été évaluée avec les microalgues puis ces échantillons ont été centrifugés à 4000g pendant 5 min pour retirer les algues. Une nouvelle mesure de salinité a alors été effectuée sur chaque échantillon débarrassé de microalgue. Le tableau3.1présente les salinités évaluées avec et sans microalgues. La présence de microalgues, même concentrées, ne perturbe visiblement pas la mesure de salinité par réfractométrie. L’erreur absolue maximale constatée est en effet de 0,2%.

(a)20^○C (b)25^○C

(c)30^○C

Figure 3.2 – Évaluation au réfractomètre ATC des salinités de plusieurs solutions connues. Résultats présentés pour 3 températures différentes.

Salinités évaluées (en %) Avec algues Sans algues

0,0 0,0 1,8 2,0 2,8 3,0 4,0 4,1 5,5 5,6 6,5 6,5 7,6 7,6 8,9 8,9 10,1 10,0 10,9 11,0 12,1 12,1 13,1 13,2 14,4 14,3

Tableau 3.1 – Influence de la présence de microalgues (DO800 des cultures supérieures à 0,4) sur la mesure de salinité par réfractométrie. Température de la suspension : 22,5○C.

3.1.5 Conclusions sur l’évaluation de la salinité par réfractométrie

Étant données les validations précédentes et sauf mention contraire, les salinités mentionnées dans ce manuscrit ont été évaluées par le réfractomètre ATC. La seule précaution retenue est l’étalonnage du zéro avec une eau permutée, de température équivalente aux eaux à caractériser. Plusieurs réfractomètres du même modèle ont été utilisés en fonction du lieu de manipulation.