FR3000411A1 - IMPACT OF BACTERIA ON INTERFACES BETWEEN TWO NON-MISCIBLE FLUIDS - Google Patents
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Abstract
On propose une chambre de confinement (10) pour la réalisation de mesures relatives à l'impact de bactéries sur des interfaces entre deux fluides non miscibles. La chambre comprend un volume de réception (12) adapté à contenir un premier fluide, un système d'introduction hermétique (24) d'aiguille pour introduire de manière hermétique une aiguille dans la chambre et former une goutte d'un deuxième fluide dans le volume de réception, une fenêtre transparente (14) alignée avec le volume de réception et adaptée à l'observation d'une interface entre le premier fluide et la goutte du deuxième fluide, et un système de contrôle de gaz présent dans la chambre. La chambre permet d'améliorer la réalisation de mesures relatives à l'impact de bactéries sur des interfaces entre deux fluides non misciblesA confinement chamber (10) is proposed for carrying out measurements relating to the impact of bacteria on interfaces between two immiscible fluids. The chamber comprises a receiving volume (12) adapted to contain a first fluid, a hermetic needle introduction system (24) for sealingly inserting a needle into the chamber and forming a drop of a second fluid in the chamber. receiving volume, a transparent window (14) aligned with the receiving volume and adapted to observe an interface between the first fluid and the droplet of the second fluid, and a gas control system present in the chamber. The chamber makes it possible to improve the measurement of the impact of bacteria on interfaces between two immiscible fluids
Description
309--121231-texte 3000411 1 IMPACT DE BACTERIES SUR DES INTERFACES ENTRE DEUX FLUIDES NON MISCIBLES La présente invention concerne une chambre de confinement pour la réalisation de mesures relatives à l'impact de bactéries sur des interfaces entre deux fluides non miscibles, un dispositif de tensiométrie comprenant la chambre, et un procédé de réalisation de mesures relatives à l'impact de bactéries sur des interfaces entre deux fluides non miscibles avec la chambre. De nombreuses bactéries sont capables d'interagir avec des interfaces entre deux liquides non miscibles ou de s'adsorber sur de telles interfaces comme, par exemple, l'eau et les composés organiques hydrophobes ou HOC (de l'anglais « Hydrophobic Organic Compounds »), par exemple les hydrocarbures et les lipides. Dans de nombreux cas, ces bactéries utilisent les HOC comme source de carbone et d'énergie et développent un biofilm à l'interface. Ceci a été très souvent observé avec des bactéries dégradant des hydrocarbures et il a été montré que les biofilms sur HOC amélioraient l'accessibilité des bactéries à ces substrats très peu solubles dans l'eau. Des biofilms ou l'adsorption de cellules ont été observés sur des carburants pétroliers, du pétrole brut ainsi que sur des lipides comme les triglycérides ou de l'huile de cuisine dans une grande variété d'environnements tels que l'eau de mer, les réservoirs de carburant, ou encore les oléoducs. Ces biofilms sont impliqués ou soupçonnés d'être impliqués dans des processus naturels comme le cycle du carbone dans les écosystèmes. Ils jouent également un rôle bénéfique ou délétère dans des activités industrielles comme l'agro-alimentaire ou la production de pétrole. Leur étude est donc d'un grand intérêt en termes de recherche fondamentale et appliquée.The present invention relates to a confinement chamber for carrying out measurements relating to the impact of bacteria on the interfaces between two immiscible fluids, a device for measuring the impact of bacteria on interfaces between two immiscible fluids, a device tensiometry device comprising the chamber, and a method for performing measurements relating to the impact of bacteria on interfaces between two immiscible fluids with the chamber. Many bacteria are capable of interacting with interfaces between two immiscible liquids or adsorbing on such interfaces as, for example, water and hydrophobic organic compounds or HOCs (Hydrophobic Organic Compounds). ), for example hydrocarbons and lipids. In many cases, these bacteria use HOCs as a source of carbon and energy and develop a biofilm at the interface. This has been very often observed with hydrocarbon degrading bacteria and it has been shown that HOC biofilms improve the accessibility of bacteria to these substrates which are very poorly soluble in water. Biofilms or cell adsorption have been observed on petroleum fuels, crude oil as well as on lipids such as triglycerides or cooking oil in a wide variety of environments such as seawater, fuel tanks, or oil pipelines. These biofilms are involved or suspected to be involved in natural processes such as the carbon cycle in ecosystems. They also play a beneficial or deleterious role in industrial activities such as agri-food or oil production. Their study is therefore of great interest in terms of basic and applied research.
Une étape critique du développement des biofilms est l'adsorption initiale de cellules à l'interface. A ce stade, les cellules détectent l'interface, produisent des biosurfactants et/ou des polymères et débutent le développement du biofilm. Il est donc utile d'appréhender les événements qui se produisent à ce stade. Ceci peut être réalisé par exemple en utilisant un tensiomètre à goutte dynamique permettant de suivre l'altération des propriétés rhéologiques de l'interface lors de l'adsorption des cellules. Pour être pertinentes ces mesures doivent être effectuées dans des conditions compatibles avec l'activité des bactéries. La tensiométrie n'a été utilisée que très rarement pour étudier l'impact des bactéries sur les interfaces huile-eau. Deux publications décrivent de telles expériences : 34309--121231-texte 3000411 2 - Kang ZW, Yeung A, Foght JM, Gray MR. « Mechanical properties of hexadecane-water interfaces with adsorbed hydrophobic bacteria », Colloids and Surfaces B-Biointerfaces. 2008 avr; 62(2):273-9; et - Klein BBP. « Behavior of Marinobacter hydrocarbonoclasticus SP 17 Cells 5 During Initiation of Biofilm Formation at the Alkane-Water Interface », Biotechnology & Bioengineering. 2010; 105(3):461-8. Toutefois, ces documents ne concernent que les bactéries aérobies. Par ailleurs, les tensiomètres commerciaux qui existent ne sont pas adaptés aux bactéries anaérobies.A critical step in the development of biofilms is the initial adsorption of cells at the interface. At this stage, the cells detect the interface, produce biosurfactants and / or polymers and begin the development of the biofilm. It is therefore useful to understand the events that occur at this stage. This can be achieved for example by using a dynamic drop tensiometer to monitor the alteration of the rheological properties of the interface during adsorption of the cells. To be relevant these measurements must be carried out under conditions compatible with the activity of the bacteria. Tensiometry has been used only very rarely to study the impact of bacteria on oil-water interfaces. Two publications describe such experiments: 34309--121231-text 3000411 2 - Kang ZW, Yeung A, Foght JM, Gray MR. "Mechanical properties of hexadecane-water interfaces with adsorbed hydrophobic bacteria", Colloids and Surfaces B-Biointerfaces. 2008 Apr; 62 (2): 273-9; and - Klein BBP. "Behavior of Marinobacter Hydrocarbonoclasticus SP 17 Cells During During Initiation of Biofilm Training at the Alkane-Water Interface", Biotechnology & Bioengineering. 2010; 105 (3): 461-8. However, these documents only concern aerobic bacteria. Moreover, existing commercial blood pressure monitors are not suitable for anaerobic bacteria.
10 Le but de la présente invention est de fournir un moyen de réalisation de mesures relatives à l'impact de bactéries sur des interfaces entre deux fluides non miscibles, palliant au moins partiellement les inconvénients précités. A cette fin, la présente invention propose une chambre de confinement pour la réalisation de mesures relatives à l'impact de bactéries sur des interfaces entre deux 15 fluides non miscibles. La chambre de confinement comprend un volume de réception adapté à contenir un premier fluide, un système d'introduction hermétique d'aiguille pour introduire de manière hermétique une aiguille dans la chambre et former une goutte d'un deuxième fluide dans le volume de réception, une fenêtre transparente alignée avec le volume de réception et adaptée à l'observation d'une interface entre le 20 premier fluide et la goutte du deuxième fluide, et un système de contrôle de gaz présent dans la chambre. Suivant des modes de réalisation préférés, la chambre de confinement comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le système d'introduction hermétique d'aiguille comprend un septum ; 25 - la chambre comprend en outre un autre septum pour introduire une autre aiguille dans la chambre et injecter le premier fluide dans le volume de réception ; - le système de contrôle de gaz comprend une entrée de gaz et une sortie de gaz en communication de fluide avec le volume de réception ; 30 - la chambre comprend en outre une autre fenêtre transparente alignée avec le volume de réception et la fenêtre transparente adaptée à l'observation d'une interface entre le premier fluide et la goutte du deuxième fluide, l'autre fenêtre transparente étant adaptée à l'éclairage de la goute du deuxième fluide pendant l'observation ; 35 - la chambre comprend en outre un système de régulation de la température au sein du volume de réception ; 34309--121231-texte 3000411 3 - la chambre comprend en outre une boîte, un couvercle et un joint en caoutchouc entre le couvercle et la boîte, la chambre comprenant en outre des verrous adaptés à maintenir sous pression le couvercle sur le joint ; et/ou - la boîte est de forme générale parallélépipédique rectangle, de côté présentant 5 une longueur inférieure à 20 cm. Selon un autre aspect, l'invention propose également un dispositif de tensiométrie comprenant la chambre de confinement décrite ci-dessus et une aiguille introduite hermétiquement dans la chambre et adaptée à former la goutte de deuxième fluide dans le volume de réception.The object of the present invention is to provide a means for carrying out measurements relating to the impact of bacteria on interfaces between two immiscible fluids, at least partially overcoming the aforementioned drawbacks. To this end, the present invention provides a containment chamber for performing measurements relating to the impact of bacteria on interfaces between two immiscible fluids. The confinement chamber comprises a receiving volume adapted to contain a first fluid, a hermetic needle introduction system for hermetically introducing a needle into the chamber and forming a drop of a second fluid in the receiving volume, a transparent window aligned with the receiving volume and adapted to observe an interface between the first fluid and the droplet of the second fluid, and a gas control system present in the chamber. According to preferred embodiments, the confinement chamber comprises one or more of the following features: the hermetic needle insertion system comprises a septum; The chamber further comprises another septum for introducing another needle into the chamber and injecting the first fluid into the receiving volume; the gas control system comprises a gas inlet and a gas outlet in fluid communication with the receiving volume; The chamber further comprises another transparent window aligned with the receiving volume and the transparent window adapted to observe an interface between the first fluid and the droplet of the second fluid, the other transparent window being adapted to the illuminating the drop of the second fluid during the observation; The chamber further comprises a system for regulating the temperature within the reception volume; 34309--121231-text 3000411 3 - the chamber further comprises a box, a lid and a rubber seal between the lid and the box, the chamber further comprising locks adapted to maintain the lid under pressure on the seal; and / or the box is of rectangular parallelepipedal general shape, with a side having a length of less than 20 cm. According to another aspect, the invention also proposes a tensiometry device comprising the confinement chamber described above and a needle inserted hermetically into the chamber and adapted to form the drop of second fluid in the receiving volume.
10 Suivant un mode de réalisation de préféré, le dispositif de tensiométrie comprend en outre un système d'observation de l'interface entre le premier fluide et la goutte du deuxième fluide aligné avec la fenêtre transparente et le volume de réception. Selon un autre aspect, l'invention propose également un procédé de réalisation 15 de mesures relatives à l'impact de bactéries sur des interfaces entre deux fluides non miscibles avec la chambre de confinement décrite ci-dessus. Le procédé comprend l'introduction d'une aiguille dans la chambre par le système d'introduction hermétique d'aiguille ; l'évacuation d'oxygène présent dans la chambre par le système de contrôle de gaz ; l'injection d'une solution de bactéries anaérobies dans le volume de 20 réception ; la formation d'une goutte d'huile dans le volume de réception par l'aiguille ; et l'observation de l'interface entre la solution de bactéries anaérobies et la goutte d'huile par la fenêtre transparente. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention, donnée à titre 25 d'exemple et en référence au dessin annexé. Les figure 1 et 2 représentent un schéma d'un exemple de la chambre de confinement. La figure 3 représente un schéma d'un exemple de dispositif de tensiométrie. La figure 4 représente un exemple d'un procédé utilisant la chambre de 30 confinement. Les figures 5-7 représentent des exemples de mesures de tensiométrie réalisées avec la chambre de confinement. Selon l'invention, on propose une chambre de confinement pour la réalisation de mesures relatives à l'impact de bactéries sur des interfaces entre deux fluides non 35 miscibles. La chambre comprend un volume de réception adapté à contenir un premier fluide. La chambre comprend également un système d'introduction hermétique d'aiguille pour introduire de manière hermétique une aiguille dans la chambre et 34309--121231-texte 3000411 4 former une goutte d'un deuxième fluide dans le volume de réception. La chambre comprend également une fenêtre transparente alignée avec le volume de réception et adaptée à l'observation d'une interface entre le premier fluide et la goutte du deuxième fluide. Par ailleurs, la chambre comprend un système de contrôle de gaz 5 présent dans la chambre. Une telle chambre permet une réalisation de mesures relatives à l'impact de bactéries sur des interfaces entre deux fluides non miscibles améliorée. La chambre de confinement est une chambre prévue pour confiner (i.e. encapsuler) par exemple deux fluides non miscibles. Ainsi, la chambre de 10 confinement permet un certain contrôle des conditions physico-chimiques auxquelles sont soumis les deux fluides dont l'interface est à l'étude. La chambre de confinement est ici prévue/adaptée pour la réalisation de mesures, e.g. physico-chimiques. Les deux fluides non miscibles placés dans la chambre seront donc l'objet de telles mesures. En l'occurrence, ces mesures peuvent comprendre toutes mesures relatives à 15 l'impact de bactéries sur des interfaces entre les deux fluides non miscibles. Les deux fluides étant non miscibles, il se forme des interfaces entre les volumes disjoints de chacun d'entre eux. En présence de bactéries, ces interfaces peuvent éventuellement présenter un comportement particulier, en tous cas que l'on peut vouloir étudier à travers des mesures. Ainsi, la chambre de confinement est prévue pour une présence 20 de bactéries en son sein. La chambre comprend un volume de réception adapté à contenir un premier fluide (e.g. une solution aqueuse contenant des bactéries). Le volume de réception peut être défini par tout récipient à l'intérieur de la chambre, tel une cuvette, ou bien éventuellement directement formé dans une ou plusieurs parois de la chambre elle- 25 même. La chambre comprend également un système d'introduction hermétique d'aiguille pour introduire de manière hermétique une aiguille dans la chambre et former une goutte d'un deuxième fluide dans le volume de réception. Le système d'introduction hermétique est adapté à ce qu'une aiguille puisse être introduite dans la 30 chambre, e.g. par et/ou via le système d'introduction. L'aiguille ainsi introduite peut être une aiguille prévue pour former une goutte d'un deuxième fluide (e.g. une huile, e.g. un hydrocarbure tel un alcane ou du pétrole) et présenter les dimensions et caractéristiques adéquates à cette fonction. Le système d'introduction hermétique permet l'introduction de l'aiguille de telle sorte que la goutte est formée dans le 35 volume de réception, et donc dans le premier fluide lorsque le volume de réception contient effectivement le premier fluide. Le système d'introduction hermétique permet donc la formation d'une interface interfluides dans la chambre, entre le premier fluide 34309--121231-texte 3000411 5 et le deuxième fluide (non miscibles dans le cas envisagé où le premier fluide est une solution aqueuse contenant des bactéries et le deuxième fluide est une huile, e.g. un hydrocarbure). La chambre comprend également une fenêtre transparente alignée avec le 5 volume de réception et adaptée à l'observation d'une interface entre le premier fluide et la goutte du deuxième fluide. En d'autres termes, sur une paroi de la chambre, une fenêtre transparente, e.g. en verre ou en matière plastique, est disposée de telle sorte qu'elle permet l'observation de l'interface ci-dessus mentionnée. La chambre permet ainsi la réalisation de mesures sur l'interface, e.g. relatives à l'impact sur l'interface de 10 bactéries éventuellement contenues dans le premier fluide qui peut être une solution aqueuse contenant de telles bactéries, via l'observation de l'interface par la fenêtre transparente, e.g. à l'oeil, au microscope, ou par une caméra. Par ailleurs, le système d'introduction de l'aiguille permettant de former la goutte du deuxième fluide est hermétique. Egalement, la chambre comprend un 15 système de contrôle de gaz présent dans la chambre. Grâce à ces éléments, la chambre permet de soumettre l'intérieur de la chambre à une quelconque atmosphère voulue, éventuellement anoxique (i.e. sans oxygène). En effet, le système d'introduction permet une introduction « hermétique » de l'aiguille, en ce sens que lorsque l'aiguille est introduite, l'air environnant la chambre ne pénètre pas (ou ne pénètre que de 20 manière au moins relativement limitée) dans la chambre. Le système de contrôle de gaz permet quant à lui d'évacuer le gaz présent dans la chambre et de le remplacer par tout gaz voulu. Cela permet par exemple d'évacuer l'oxygène à l'intérieur de la chambre. Ainsi, la chambre permet la réalisation de mesures relatives à l'impact de 25 bactéries sur des interfaces entre deux fluides non miscibles sous atmosphère contrôlée. Les mesures peuvent donc être mieux adaptées aux conditions réelles, suivant le type de bactéries à l'étude. La chambre peut par exemple être utilisée pour toute mesure de tensiométrie nécessitant une atmosphère contrôlée, notamment une atmosphère anoxique. Par conséquent, la chambre de confinement permet par exemple 30 de mesurer l'altération des propriétés interfaciales (e.g. tension interfaciale et/ou viscoélasticité interfaciale) entre deux fluides/liquides non miscibles dans des conditions compatibles avec l'activité et la croissance des bactéries anaérobies. Egalement, la chambre est polyvalente en ce sens qu'elle est utilisable pour tout type de bactérie.According to a preferred embodiment, the tensiometry device further comprises a system for observing the interface between the first fluid and the drop of the second fluid aligned with the transparent window and the reception volume. In another aspect, the invention also provides a method of making measurements relating to the impact of bacteria on interfaces between two immiscible fluids with the confinement chamber described above. The method comprises introducing a needle into the chamber by the hermetic needle insertion system; the evacuation of oxygen present in the chamber by the gas control system; injecting a solution of anaerobic bacteria into the receiving volume; forming a drop of oil in the receiving volume by the needle; and the observation of the interface between the solution of anaerobic bacteria and the drop of oil through the transparent window. Other features and advantages of the invention will appear on reading the following description of a preferred embodiment of the invention, given by way of example and with reference to the appended drawing. Figures 1 and 2 show a diagram of an example of the confinement chamber. FIG. 3 represents a diagram of an example of a tensiometer device. Fig. 4 shows an example of a method using the confinement chamber. Figures 5-7 show examples of tensiometric measurements made with the confinement chamber. According to the invention, there is provided a confinement chamber for carrying out measurements relating to the impact of bacteria on interfaces between two immiscible fluids. The chamber comprises a receiving volume adapted to contain a first fluid. The chamber also includes a needle insertion system for hermetically inserting a needle into the chamber and forming a drop of a second fluid in the receiving volume. The chamber also comprises a transparent window aligned with the receiving volume and adapted to observe an interface between the first fluid and the droplet of the second fluid. In addition, the chamber includes a gas control system 5 present in the chamber. Such a chamber makes it possible to carry out measurements relating to the impact of bacteria on interfaces between two immiscible fluids improved. The containment chamber is a chamber intended to confine (i.e. encapsulate) for example two immiscible fluids. Thus, the confinement chamber allows a certain control of the physicochemical conditions to which the two fluids whose interface is being studied are subjected. The containment chamber is here provided / adapted for carrying out measurements, e.g. physico-chemical. The two immiscible fluids placed in the chamber will therefore be the subject of such measurements. In this case, these measurements may include any measures relating to the impact of bacteria on interfaces between the two immiscible fluids. The two fluids being immiscible, interfaces are formed between the disjoint volumes of each of them. In the presence of bacteria, these interfaces may possibly exhibit a particular behavior, in any case that we may want to study through measurements. Thus, the containment chamber is provided for a presence of bacteria within it. The chamber includes a receiving volume adapted to contain a first fluid (e.g., an aqueous solution containing bacteria). The receiving volume may be defined by any container inside the chamber, such as a bowl, or possibly directly formed in one or more walls of the chamber itself. The chamber also includes a hermetic needle insertion system for hermetically inserting a needle into the chamber and forming a drop of a second fluid in the receiving volume. The hermetic introduction system is adapted so that a needle can be introduced into the chamber, e.g., and / or via the introduction system. The needle thus introduced may be a needle intended to form a drop of a second fluid (e.g., an oil, e.g. a hydrocarbon such as an alkane or petroleum) and have the dimensions and characteristics adequate for this function. The hermetic introduction system allows insertion of the needle so that the drop is formed in the receiving volume, and thus in the first fluid when the receiving volume actually contains the first fluid. The hermetic introduction system thus allows the formation of an interfluid interface in the chamber, between the first fluid 34309--121231-text 3000411 5 and the second fluid (immiscible in the case envisaged where the first fluid is an aqueous solution containing bacteria and the second fluid is an oil, eg a hydrocarbon). The chamber also comprises a transparent window aligned with the receiving volume and adapted to observe an interface between the first fluid and the droplet of the second fluid. In other words, on a wall of the chamber, a transparent window, e.g. glass or plastic, is arranged such that it allows observation of the aforementioned interface. The chamber thus makes it possible to carry out measurements on the interface, eg relating to the impact on the interface of bacteria possibly contained in the first fluid, which may be an aqueous solution containing such bacteria, via the observation of the interface through the transparent window, eg to the eye, under the microscope, or through a camera. In addition, the needle insertion system for forming the droplet of the second fluid is hermetic. Also, the chamber includes a gas control system present in the chamber. Thanks to these elements, the chamber makes it possible to subject the inside of the chamber to any desired atmosphere, possibly anoxic (i.e. without oxygen). Indeed, the introduction system allows a "hermetic" introduction of the needle, in that when the needle is introduced, the air surrounding the chamber does not penetrate (or penetrate only at least relatively limited) in the room. The gas control system makes it possible to evacuate the gas present in the chamber and to replace it with any desired gas. This allows for example to evacuate the oxygen inside the chamber. Thus, the chamber makes it possible to carry out measurements relating to the impact of bacteria on interfaces between two immiscible fluids under a controlled atmosphere. Measurements can therefore be better adapted to real conditions, depending on the type of bacteria under study. The chamber may for example be used for any measurement of tensiometry requiring a controlled atmosphere, in particular anoxic atmosphere. Consequently, the confinement chamber makes it possible, for example, to measure the alteration of the interfacial properties (eg interfacial tension and / or interfacial viscoelasticity) between two immiscible fluids / liquids under conditions compatible with the activity and growth of the anaerobic bacteria. . Also, the chamber is versatile in that it is usable for any type of bacteria.
35 De telles mesures peuvent se révéler particulièrement utiles dans le cadre d'une étude des conditions d'exploitation d'un réservoir d'hydrocarbures. On peut donc utiliser la chambre dans un procédé comprenant une étude incluant de telles mesures 34309--121231-texte 3000411 6 au moins sur des interfaces entre une huile prélevée dans un réservoir d'hydrocarbures et une solution aqueuse contenant une souche bactérienne, e.g. anaérobie, également prélevée dans le réservoir. Un tel procédé peut être suivi d'une production effective des hydrocarbures présents dans le réservoir.Such measures may be particularly useful in the context of a study of the operating conditions of a hydrocarbon reservoir. The chamber can therefore be used in a process comprising a study including such measurements at least on interfaces between an oil taken from a hydrocarbon reservoir and an aqueous solution containing a bacterial strain, eg anaerobic. , also taken from the tank. Such a process can be followed by an effective production of the hydrocarbons present in the reservoir.
5 Un exemple de la chambre de confinement va maintenant être décrit en référence aux figures 1 et 2, qui montrent un schéma du même exemple de chambre de confinement 10, la figure 2 présentant une vue ouverte permettant de voir l'intérieur de la chambre 10 de l'exemple. La chambre de confinement 10 est particulièrement simple à mettre en oeuvre, et permet une utilisation pour réaliser des mesures avec des 10 appareils de mesures, e.g. des tensiomètres à goutte, déjà existants. La chambre 10 comprend une cuvette 12 formant le volume de réception adapté à contenir un premier fluide. La cuvette 12 est, dans l'exemple, transparente. La cuvette 12 peut être en verre. Cela permet l'observation de la cuvette 12 par la fenêtre transparente 14 alignée avec la cuvette 12. La fenêtre transparente 14 est ainsi adaptée 15 à l'observation d'une interface entre le premier fluide et une goutte d'un deuxième fluide. En effet, la chambre 10 comprend également, sur sa paroi supérieure, un système d'introduction hermétique 24 d'aiguille pour introduire de manière hermétique une aiguille dans la chambre et former la goutte du deuxième fluide dans la cuvette 12. Le système d'introduction hermétique 24 comprend un septum 27, qui 20 peut être amovible et/ou, comme dans l'exemple, occuper l'emplacement d'un orifice 25 réalisé sur la paroi supérieure de la chambre 10. Le septum 27 comprend une paroi en un matériau qui a tendance à retrouver sa forme lorsqu'il est déformé, e.g. du caoutchouc. Le septum 27, qui est dans l'exemple déporté sur la diagonale au-dessus de la cuvette 12, permet donc, de façon simple et peu coûteuse, qu'une aiguille (e.g. 25 recourbée) soit introduite dans le septum 27 et débouche donc dans la cuvette 12, pour y former une goutte (e.g. montante) du deuxième fluide (e.g. huileux, donc moins dense), le tout de manière que la chambre reste (e.g. quasiment) hermétique par la suite. Par ailleurs, la chambre 10 comprend le système de contrôle de gaz présent dans 30 la chambre. Le système de contrôle de gaz de l'exemple comprend une entrée de gaz 30 sur une paroi latérale et une sortie de gaz (non représentée car sur la paroi opposée dans l'exemple). L'entrée de gaz 30 et la sortie de gaz sont en communication de fluide avec l'intérieur de la chambre 10, y compris la cuvette 12. L'entrée de gaz 30 peut être reliée à une bouteille de gaz (généralement un mélange CO2/N2 pour les 35 bactéries anaérobies) équipée d'un régulateur de pression. La sortie de gaz peut être connectée à un tuyau permettant l'évacuation du gaz et empêchant l'air de rentrer dans 34309--121231-texte 3000411 7 la chambre. Le système de contrôle de gaz de l'exemple est simple, mais tout autre système permettant un contrôle de gaz dans la chambre 10 peut être implémenté. La chambre 10 comprend en outre un autre système d'introduction hermétique 20 d'aiguille, pour injecter le premier fluide dans le volume de réception, ici la cuvette 5 12. Cet autre système d'introduction comprend ici le septum 22. Le septum 22 est prévu pour introduire une autre aiguille dans la chambre 10 et injecter le premier fluide dans la cuvette 12. Le septum 22, qui est dans l'exemple aligné à la verticale au-dessus de la cuvette 12, permet une injection du premier fluide après avoir effectué le contrôle de l'atmosphère dans la chambre 10. Cela permet d'adapter l'atmosphère 10 de la chambre 10 au premier fluide. Par exemple, si le premier fluide est une solution aqueuse contenant une suspension bactérienne anaérobie, cela permet de rendre l'atmosphère de la chambre anoxique avant injection du premier fluide. Alternativement, l'injection du premier fluide pourrait se faire par le septum 27, par exemple si celui-ci est assez large. Mais avoir un septum 22 distinct permet de 15 dissocier l'aiguille servant à injecter le premier fluide et l'aiguille servant à former la goutte de deuxième fluide, ce qui facilite la préparation des conditions expérimentales. La chambre 10 comprend en outre une autre fenêtre (non représentée) transparente alignée avec la cuvette 12 et la fenêtre transparente 14. L'autre fenêtre peut être similaire à la fenêtre 14 en termes de matériau et de dimensions. Dans 20 l'exemple, l'autre fenêtre est sur la paroi latérale de la chambre 10 opposée à la paroi avant (i.e. la paroi portant la fenêtre 14). L'autre fenêtre transparente est adaptée à l'éclairage de la goute du deuxième fluide pendant l'observation par la fenêtre 14. Ainsi, l'interface interfluides est plus visible et l'observation est facilitée. La chambre 10, dans cet exemple, comprend en outre un système de régulation 25 de la température au sein du volume de réception. Le système de régulation de la température permet d'encore mieux adapter les conditions régnant dans la chambre aux conditions réelles auxquelles les bactéries utilisées, pour une étude donnée, sont soumises. La régulation de la température permet également d'effectuer des mesures de tensiométrie plus facilement interprétables, car à température contrôlée. Le système 30 de régulation de la température comprend la base 32 de la chambre 10 qui peut être un bloc de régulation de la température en laiton. Une entrée d'eau 34 et une sortie d'eau 36 (qui éventuellement peuvent indifféremment jouer le rôle l'une de l'autre) assurent une circulation d'eau à travers le bloc régulation 32 pour contrôler la température de la chambre 10. Les entrée 34 et sortie 36 d'eau peuvent par exemple être connectées à un 35 bain d'eau thermostatée à circulation. Le système de régulation de la température comprend également le support de cuvette 38, e.g. métallique pour favoriser les échanges thermiques. 34309--121231-texte 3000411 8 Comme on le voit sur la figure, la chambre 10 comprend une boîte 40 recouverte d'un couvercle 42. La boîte 40 comprend la base 32 en laiton, les entrée 34 et sortie 36 d'eau, les entrée 30 et sortie de gaz, la fenêtre 14 et l'autre fenêtre (opposée à la fenêtre 14). Le couvercle 42 comprend quant à lui les septa 22 et 24. Les parois 5 latérales de la boîte 40 et/ou le couvercle 42 peuvent être en polychlorure de vinyle (PVC). La boîte 40 et son couvercle 42 peuvent ainsi former une enceinte contenant à l'intérieur la cuvette 12 (et son support 38). La boîte 40 (ou l'enceinte formée avec le couvercle) est de forme générale parallélépipédique rectangle, et peut être de côté(s) présentant une longueur inférieure à 20 cm, de préférence inférieure à 15 cm, et/ou 10 supérieure à 5 cm, par exemple égale à environ 10 cm. Ainsi, la chambre 10 peut être utilisée avec des tensiomètres de dimensions classiques, de la manière qui sera décrite plus tard. Sur les figures, on voit que la chambre 10 comprend également un joint 44 entre le couvercle 42 et (la bordure supérieure de) la boîte 40. La chambre 10 comprend 15 également un joint de même type entre le bloc 32 et (la bordure inférieure de) la boite 40. Le joint 44 est (au moins relativement) hermétique, de manière à autoriser le contrôle de gaz envisagé. Le joint 44 peut par exemple être en silicone, ou en caoutchouc. La chambre 10 peut alors comprendre des verrous 46 adaptés à maintenir sous pression le couvercle 42 sur le joint 44, et par ce biais à réaliser une fermeture 20 hermétique et sous pression entre le couvercle 42 et la boîte 40. Pour une implémentation simple, on peut utiliser des verrous en deux parties avec un crochet e.g. sur le couvercle 42 et un anneau e.g. sur la boîte 40 coopérant avec le crochet en position fermée, e.g. des verrous de type « grenouillères ». La chambre 10 de l'exemple comprend quatre verrous 46 de la sorte, de chaque côté de la boîte 40, deux 25 d'entre eux étant représentés sur les figures. La chambre de confinement, par exemple la chambre 10 des figures 1 et 2, peut avantageusement être intégrée à un dispositif de tensiométrie (ou tensiomètre) par ailleurs classique. Un dispositif de tensiométrie est un dispositif servant à réaliser des mesures de tensions interfaciales entre deux fluides non miscibles, tel que décrit dans 30 les publications de Kang et al. et de Klein précédemment mentionnées. Un exemple d'un tel dispositif de tensiométrie va maintenant être décrit en référence à la figure 3. Le dispositif de tensiométrie 50 de la figure 3 comprend la chambre 10 des figures 1 et 2 et une aiguille recourbée 52 introduite hermétiquement (lorsque le 35 dispositif de tensiométrie est en cours d'utilisation) dans la chambre 10 et adaptée à former la goutte de deuxième fluide dans le volume de réception. Dans le cas de la 34309--121231-texte 3000411 9 chambre 10, l'aiguille est introduite dans le septum 27 et débouche à l'intérieur de la cuvette 12. On utilise un tel dispositif de tensiométrie typiquement en plaçant une solution aqueuse contenant des bactéries dans le volume de réception, la cuvette 12 lorsqu'il 5 s'agit de la chambre 10, l'injection se faisant au travers du septum 22. On forme ensuite une goutte d'hydrocarbure au bout de l'aiguille recourbée, reliée à une seringue et débouchant dans la cuvette 12 afin de former une interface eau/huile. L'observation de la déformation de la goutte d'hydrocarbures par la fenêtre (e.g. la fenêtre 14) permet d'obtenir des valeurs de tensions interfaciales.An example of the confinement chamber will now be described with reference to Figs. 1 and 2, which show a diagram of the same example of containment chamber 10, Fig. 2 showing an open view of the interior of chamber 10. of the example. The containment chamber 10 is particularly simple to implement, and allows use for making measurements with measuring devices, e.g., droplet tensiometers, already existing. The chamber 10 comprises a bowl 12 forming the receiving volume adapted to contain a first fluid. The bowl 12 is, in the example, transparent. The bowl 12 may be glass. This allows observation of the bowl 12 by the transparent window 14 aligned with the bowl 12. The transparent window 14 is thus adapted to the observation of an interface between the first fluid and a drop of a second fluid. In effect, the chamber 10 also comprises, on its upper wall, a hermetic needle introduction system 24 for hermetically inserting a needle into the chamber and forming the droplet of the second fluid in the bowl 12. hermetic introduction 24 comprises a septum 27, which may be removable and / or, as in the example, occupy the location of an orifice 25 made on the upper wall of the chamber 10. The septum 27 comprises a wall in one material that tends to regain its shape when it is deformed, eg rubber. The septum 27, which is in the example offset on the diagonal above the bowl 12, thus allows, in a simple and inexpensive way, a needle (eg curved) is introduced into the septum 27 and therefore opens in the bowl 12, to form a drop (eg rising) of the second fluid (eg oily, so less dense), all so that the chamber remains (eg almost) hermetic thereafter. In addition, the chamber 10 includes the gas control system present in the chamber. The gas control system of the example includes a gas inlet 30 on a side wall and a gas outlet (not shown because on the opposite wall in the example). The gas inlet 30 and the gas outlet are in fluid communication with the interior of the chamber 10, including the bowl 12. The gas inlet 30 can be connected to a gas cylinder (generally a CO 2 mixture / N2 for 35 anaerobic bacteria) equipped with a pressure regulator. The gas outlet can be connected to a pipe allowing the evacuation of the gas and preventing the air from entering the chamber. The gas control system of the example is simple, but any other system for controlling gas in the chamber 10 can be implemented. The chamber 10 further comprises another hermetic needle insertion system for injecting the first fluid into the receiving volume, here the cup 12. This other introducer system here comprises the septum 22. The septum 22 is provided to introduce another needle into the chamber 10 and inject the first fluid into the bowl 12. The septum 22, which is in the example aligned vertically above the bowl 12, allows an injection of the first fluid after have carried out the control of the atmosphere in the chamber 10. This makes it possible to adapt the atmosphere 10 of the chamber 10 to the first fluid. For example, if the first fluid is an aqueous solution containing an anaerobic bacterial suspension, this makes it possible to return the atmosphere of the anoxic chamber before injection of the first fluid. Alternatively, the injection of the first fluid could be done by the septum 27, for example if it is wide enough. But having a separate septum 22 dissociates the needle for injecting the first fluid and the needle for forming the second fluid drop, which facilitates the preparation of the experimental conditions. The chamber 10 further comprises another transparent window (not shown) aligned with the bowl 12 and the transparent window 14. The other window may be similar to the window 14 in terms of material and dimensions. In the example, the other window is on the side wall of the chamber opposite the front wall (i.e. the wall carrying the window 14). The other transparent window is adapted to illuminate the droplet of the second fluid during observation through the window 14. Thus, the interfluidic interface is more visible and observation is facilitated. The chamber 10, in this example, further comprises a temperature control system 25 within the receiving volume. The temperature control system makes it possible to better adapt the conditions prevailing in the chamber to the actual conditions to which the bacteria used for a given study are subjected. The regulation of the temperature also makes it possible to carry out measurements of tensiometry more easily interpretable, because with controlled temperature. The temperature control system 30 includes the base 32 of the chamber 10 which may be a brass temperature control block. A water inlet 34 and a water outlet 36 (which may optionally play the role of each other) ensure a circulation of water through the control unit 32 to control the temperature of the chamber 10. The water inlet 34 and outlet 36 may for example be connected to a circulating circulating water bath. The temperature control system also includes cup support 38, e.g., metal to promote heat exchange. 34309--121231-text 3000411 8 As seen in the figure, the chamber 10 comprises a box 40 covered with a lid 42. The box 40 comprises the brass base 32, the inlet 34 and outlet 36 of water, the gas inlet 30 and outlet, the window 14 and the other window (opposite the window 14). The lid 42 comprises the septa 22 and 24. The side walls of the box 40 and / or the lid 42 may be of polyvinyl chloride (PVC). The box 40 and its lid 42 can thus form an enclosure containing inside the bowl 12 (and its support 38). The box 40 (or enclosure formed with the lid) is generally parallelepipedal rectangle-shaped, and may be of side (s) having a length of less than 20 cm, preferably less than 15 cm, and / or greater than 5 cm, for example equal to about 10 cm. Thus, the chamber 10 may be used with conventional size tensiometers, as will be described later. In the figures, it can be seen that the chamber 10 also comprises a seal 44 between the cover 42 and (the upper edge of) the box 40. The chamber 10 also comprises a seal of the same type between the block 32 and (the lower border de) the box 40. The seal 44 is (at least relatively) hermetic, so as to allow the envisaged gas control. The seal 44 may for example be silicone, or rubber. The chamber 10 can then include locks 46 adapted to keep the lid 42 under pressure on the seal 44, and thereby to achieve a hermetic seal under pressure between the lid 42 and the box 40. For a simple implementation, can use two-part locks with a hook eg on the cover 42 and a ring eg on the box 40 cooperating with the hook in the closed position, eg latches type "latches". The chamber 10 of the example comprises four locks 46 of this kind, on each side of the box 40, two of them being shown in the figures. The confinement chamber, for example the chamber 10 of FIGS. 1 and 2, may advantageously be integrated with an otherwise conventional tensiometric device (or tensiometer). A tensiometer device is a device for performing interfacial tension measurements between two immiscible fluids, as described in the Kang et al. and Klein previously mentioned. An example of such a tensiometer device will now be described with reference to FIG. 3. The tensiometer device 50 of FIG. 3 comprises the chamber 10 of FIGS. 1 and 2 and a curved needle 52 inserted hermetically (when the device Tensiometry is in use) in the chamber 10 and adapted to form the drop of second fluid in the receiving volume. In the case of the chamber 10, the needle is introduced into the septum 27 and opens into the interior of the dish 12. Such a tensiometry device is used typically by placing an aqueous solution containing bacteria in the receiving volume, the bowl 12 when it comes to the chamber 10, the injection being through the septum 22. A drop of hydrocarbon is then formed at the end of the curved needle, connected to a syringe and opening into the bowl 12 to form a water / oil interface. The observation of the deformation of the drop of hydrocarbons by the window (e.g. the window 14) makes it possible to obtain values of interfacial tensions.
10 L'huile étant moins dense que l'eau, et dans l'exemple des figures 1 et 2 où la boîte 40 est prévue pour être disposée verticalement sur sa base 32, et où le couvercle 42 et le septum 22 viennent donc au-dessus de la cuvette 12, l'aiguille peut être recourbée vers le haut en son extrémité, de sorte à former un U (ou encore un crochet). Cela rend le dispositif plus approprié pour l'utilisation prévue.The oil being less dense than water, and in the example of Figures 1 and 2 where the box 40 is provided to be arranged vertically on its base 32, and where the lid 42 and the septum 22 are therefore above the bowl 12, the needle can be bent upwards at its end, so as to form a U (or a hook). This makes the device more suitable for the intended use.
15 Il est possible par ailleurs de faire osciller la goutte en actionnant la seringue et de mesurer la variation de tension interfaciale qui résulte de ces oscillations afin de déterminer le module élastique interfacial ainsi que son angle de phase. Un tel dispositif de tensiométrie permet par ailleurs d'effectuer des mesures d'angle de contact. Par exemple, le dispositif peut comprendre une lame plate à 20 l'intérieur de la chambre 10 disposée (potentiellement) juste au- dessus de l'extrémité de l'aiguille qui s'incurve vers le haut. Le dispositif peut alors comprendre un système de déplacement vertical de l'aiguille, de sorte à approcher autant que nécessaire la goutte au contact de la lame. Cela permet alors d'observer l'angle de contact entre la goutte et la lame, et de faire sa mesure.It is also possible to oscillate the drop by operating the syringe and to measure the interfacial tension variation that results from these oscillations to determine the interfacial elastic modulus and its phase angle. Such a tensiometer device also makes it possible to perform contact angle measurements. For example, the device may comprise a flat blade within the chamber 10 disposed (potentially) just above the end of the needle which curves upwardly. The device may then comprise a vertical displacement system of the needle, so as to approach as much as necessary the drop in contact with the blade. This then makes it possible to observe the angle of contact between the drop and the blade, and to measure it.
25 L'observation peut se faire automatiquement grâce à un système d'observation de l'interface entre le premier fluide et la goutte du deuxième fluide qui est aligné avec la fenêtre transparente et le volume de réception. Le système d'observation peut être une caméra enregistrant les images de la goutte d'huile qui se déforme. En outre, dans l'exemple de la chambre 10, le dispositif de tensiométrie peut comprendre (ou 30 être utilisé avec) un système d'éclairage aligné avec la fenêtre transparente 14, la zone de la cuvette 12 où la goutte se forme, et l'autre fenêtre. Le système d'éclairage est « derrière » la chambre 10 si l'on se réfère aux figures 1 et 2. Un procédé de réalisation de mesures relatives à l'impact de bactéries sur des interfaces entre deux fluides non miscibles avec la chambre de confinement, par 35 exemple la chambre 10 des figures 1 et 2, va maintenant être décrit en référence à la figure 4. 34309--121231-texte 3000411 10 Le procédé comprend une première phase d'installation du matériel expérimental. La première phase comprend l'introduction S10 d'une aiguille dans la chambre par le système d'introduction hermétique d'aiguille. Dans le cas des exemples 5 précités, lorsque l'aiguille est recourbée en son extrémité, l'aiguille peut être introduite en la crochetant par son bout recourbé dans le septum amovible 27 que l'on loge par la suite dans l'orifice 25 du couvercle. Le procédé peut ensuite comprendre le raccord de l'aiguille à une seringue contenant le deuxième fluide, e.g. une huile. Le procédé peut ensuite comprendre la fermeture hermétique du couvercle 42 sur la boîte 10 40 avec les verrous 46. La première phase du procédé comprend ensuite l'évacuation S20 d'oxygène présent dans la chambre par le système de contrôle de gaz, rendant ainsi l'atmosphère de la chambre anoxique. Cela permet d'ensuite injecter S30 une solution de bactéries anaérobies dans le volume de réception, sans risque pour les bactéries. On peut en 15 outre également contrôler la température de la chambre, par exemple avec un système de contrôle tel que décrit précédemment, par exemple dans le cas de la chambre 10 en faisant circuler de l'eau à une température appropriée entre l'entrée 34 et la sortie 36. Le procédé comprend ensuite une deuxième phase d'expérimentation à proprement parler.The observation can be done automatically by means of an observation system of the interface between the first fluid and the droplet of the second fluid which is aligned with the transparent window and the reception volume. The observation system can be a camera recording the images of the oil drop that is deformed. Further, in the example of the chamber 10, the tensiometer device may include (or be used with) a lighting system aligned with the transparent window 14, the area of the bowl 12 where the drop is formed, and the other window. The lighting system is "behind" the chamber 10 with reference to FIGS. 1 and 2. A method of making measurements relating to the impact of bacteria on interfaces between two immiscible fluids with the confinement chamber For example, the chamber 10 of Figs. 1 and 2 will now be described with reference to Fig. 4. 34309--121231-Text 3000411 The method comprises a first phase of installation of the experimental equipment. The first phase includes the introduction S10 of a needle into the chamber by the hermetic needle insertion system. In the case of the abovementioned examples, when the needle is bent at its end, the needle can be introduced by hooking it by its curved end into the removable septum 27 which is subsequently housed in the orifice 25 of the lid. The method may then include connecting the needle to a syringe containing the second fluid, e.g., an oil. The method may then include sealing the lid 42 on the box 40 with the locks 46. The first phase of the process then comprises the removal of oxygen S20 present in the chamber by the gas control system, thus making the atmosphere of the anoxic chamber. This allows then to inject S30 a solution of anaerobic bacteria into the receiving volume, without risk for bacteria. It is also possible to control the temperature of the chamber, for example with a control system as described above, for example in the case of the chamber 10 by circulating water at an appropriate temperature between the inlet 34 and the output 36. The method then comprises a second phase of experimentation itself.
20 La deuxième phase comprend la formation S40 d'une goutte d'huile dans le volume de réception par l'aiguille. On peut ainsi faire « osciller » une goutte d'huile tel que décrit précédemment. Enfin, on observe S50 l'interface entre la solution de bactéries anaérobies et la goutte d'huile par la fenêtre transparente. Cette observation peut se faire par une caméra tel que mentionné précédemment et peut conduire à des 25 mesures de tensions interfaciales et d'élasticité ou à des mesures d'angles de contact avec une lame. La chambre peut en outre être placée sur un support réglable en inclinaison et/ou en hauteur, de sorte que les fenêtres soient alignées avec un axe caméra-lampe du tensiomètre.The second phase comprises the formation S40 of a drop of oil in the receiving volume by the needle. It is thus possible to "oscillate" a drop of oil as described above. Finally, the interface between the solution of anaerobic bacteria and the drop of oil by the transparent window is observed. This observation can be done by a camera as mentioned above and can lead to measurements of interfacial tensions and elasticity or to measurements of angles of contact with a blade. The chamber may further be placed on an adjustable tilt and / or height support so that the windows are aligned with a camera-lamp axis of the monitor.
30 Exemple : La chambre 10 des figures 1 et 2 a été utilisée avec succès dans le procédé de la figure 3 pour réaliser des mesures relatives à l'impact de différentes bactéries anaérobies sur des interfaces hexadécane-eau. Une eau contenant une souche de 35 bactéries anaérobies différente a été injectée S30 dans la cuvette 12, puis une goutte d'hexadécane a été formée S40 dans l'eau injectée et observée S50 par une caméra qui 34309--121231-texte 3000411 11 a filmé le comportement de la goutte. On en a ensuite dérivé de manière classique des mesures de tension interfaciale (IFT) et d'élasticité. Les figures 5-7 représentent des résultats obtenus. Ces figures représentent la tension interfaciale en fonction du temps respectivement pour la souche 6273 prélevée 5 dans un réservoir au Congo et à 52°C, la souche Termotaga elfii à 60°C, et la souche Clostridum acetobutylicum à 37°C. Globalement, on a ainsi pu mettre en évidence une diminution de la tension interfaciale à l'interface eau-hexadécane en présence des souches testées. La vitesse de modification des propriétés interfaciales est la principale différence entre les 10 souches bactériennes testées lors de cette expérience. Il semble donc que la capacité à abaisser la tension interfaciale (IFT) serait partagée par de nombreuses souches. Il est important de noter que les abaissements d'IFT mesurés ici n'étaient pas assez importants pour avoir un impact sur la mobilisation de pétrole sans l'intervention d'autres facteurs. Cependant, ils mettent bien en évidence une interaction des bactéries 15 avec l'interface. 34309--121231-texteExample: The chamber 10 of Figures 1 and 2 was successfully used in the process of Figure 3 to make measurements relating to the impact of different anaerobic bacteria on hexadecane-water interfaces. Water containing a different strain of anaerobic bacteria was injected S30 into well 12, and then one drop of hexadecane was formed S40 in the injected water and observed S50 by a camera which was 34309--121231-text 3000411 11a filmed the behavior of gout. Conventional interfacial tension (IFT) and elasticity measurements were then conventionally derived. Figures 5-7 show results obtained. These figures represent the interfacial tension as a function of time respectively for the strain 6273 taken from a reservoir in Congo and at 52 ° C, the strain Termotaga elfii at 60 ° C, and the strain Clostridum acetobutylicum at 37 ° C. Overall, it was thus possible to demonstrate a decrease in interfacial tension at the water-hexadecane interface in the presence of the strains tested. The rate of change of the interfacial properties is the main difference between the 10 bacterial strains tested during this experiment. It therefore seems that the ability to lower the interfacial tension (IFT) would be shared by many strains. It is important to note that the FTI reductions measured here were not large enough to have an impact on oil mobilization without the intervention of other factors. However, they do highlight an interaction of the bacteria with the interface. 34,309 to -121,231-text
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