Les sculptures et les architectures en pierre sont détériorées par l’érosion, qui allie les conditions chimiques, physiques, biologiques et climatiques. La composition et la structure des différentes pierres carbones (comme le calcaire ou le marbre) les rend très susceptible à l’érosion. De nombreux traitements sont donc appliqués afin de conserver ces monuments qui sont une partie de notre patrimoine culturel. Cependant ces traitements sont souvent peu ou pas efficaces. Par exemple les traitements organiques ont comme résultat la création d’un film à a surface qui empêche la respiration de la pierre. De plus ces solvants relâchent souvent des solvants et des gaz nocifs pour la pierre, malgré l’apparente protection apportée, qui est en fait peu efficace. Récemment les bactéries pouvant faire la minéralisation du carbonate ont été proposées comme méthode pour empêcher la décomposition du carbonate des pierres ornementales. Cette méthode surnommé la méthode calcaire créé un ciment composé de carbonate très efficace pour la protection des pierres face à l’érosion. Cependant cette méthode possède deux défauts majeurs qui sont une trop faible protection en profondeur (seulement quelques microns) et une obstruction des pores de la pierre. Or ces pores permettent le transfert de vapeur et l’obstruction de ces pores accélèrent la décomposition et rend la pierre plus friable. Il est donc apparu nécessaire de trouver une bactérie pouvant à la fois créer un ciment de carbonate dans le système poreux de la pierre sans pour autant boucher les pores. De plus la bactérie devait posséder le processus de biominéralisation , mais que ce processus puissent être stopper à un certain moment afin d’éviter les effets indésirables (comme une obstruction des pores). Cette bactérie fut découverte en 2003 par des chercheurs espagnols ; il s’agit bien évidemment de myxococcus xanthus. Comme nous l’avons vu précédemment cette bactérie possède un cycle particulier faisant intervenir une différenciation des bactéries. Mais après une expérimentation faite par des scientifiques espagnols, il a été démontré que myxococcus xanthus peut provoquer la précipitation de carbonates, de sulfate et de phosphates. De plus la précipitation de carbone peut se faire sur des pierres poreuses. Cette précipitation de carbonate induite par la bactérie va jouer le rôle d’un ciment protecteur. Ce ciment protecteur se met dans les pores de la pierre sans pour autant les obstruer, donc la pierre peut continuer à « respirer ». Cette biominéralisation est donc une stratégie efficace pour lutter contre l’érosion des pierres ornementales. Nous allons voir en détail comment myxococcus xanthus agit sur les pierres pour créer cette couche de protection.
De nombreux tests ont été fait sur du calcaire poreux utilisé comme pierre architecturale pour les bâtiments historiques. La bactérie utilisée lors des expérimentations était myxococcus xanthus. Dans les études faites, la précipitation de carbonate est uniquement due à l’association du calcaire et des bactéries. Lors de la précipitation de carbonate (CO3 (2-)) avec le calcium nous obtenons de la calcite (CaCO 3). Cependant la production de calcite par voie bactérienne est plus compliquée que cette simple réaction. Il a été démontré que la formation de calcite se fait sur les membranes des bactéries. En effet le calcium contenu dans le calcaire va s’accrocher sur les membranes des bactéries. Sachant que la bactérie produit du CO2 et que l’activité métabolique de la bactérie entraîne une augmentation du pH, la formation de carbonate est inéluctable car le dioxyde de carbone se transforme en carbonate quand le pH est haut. Avec cette formation de carbonate et le calcium présent sur les membranes, la réaction entre ses deux composés nous donne donc de la calcite. Après cette réaction il y a une baisse de pH qui revient à sa valeur initiale. Comme la bactérie myxococcus xanthus est lié aux grains de carbonate, la croissance du carbonate formé créé un ciment qui adhère fortement à la pierre.
Les cristaux de calcite adhèrent efficacement à la surface de la pierre et dans les pores. La nouvelle couche de cristaux de calcite produite par biominéralisation est plus résistante aux stress mécaniques que les cristaux de calcite de la roche, car le carbonate formé peut s’incorporer dans des molécules organiques produites par la bactérie. Ces molécules organiques permettent d’obtenir de la calcite plus résistante à l’érosion, à la dissolution ou aux conditions climatiques. De plus ces effets sont plus efficaces, car le ciment de carbonate formé par la bactérie se trouve à plus de 500 micromètres de profondeur. Et plus important, il n’y a pas d’obstruction des pores de la pierre par le ciment produit, contrairement aux autres bactéries utilisées. Cette obstruction était aussi dû à la production d’un biofilm. Or avec myxococcus, le biofilm créé est trop fin et ne permet pas l’obstruction des pores ou la rétention d’humidité qui est aussi un facteur de détérioration du calcaire.
Avec les études faites par cette équipe espagnole, une nouvelle utilité de myxococcus xanthus a été découverte. En effet au contact de calcaire, cette bactérie a la particularité de produire un ciment de carbonate par biominéralisation permettant aux pierres ornementales constituées de calcaire de résister aux intempéries et au passage du temps. De plus cette bactérie n’étant pas pathogène pour l’homme, elle peut être utilisée sans danger. Enfin lors des tests réalisés, la bactérie ne produisait pas de corps fructifère ; la pierre est donc pour elle un milieu favorable qui lui permet de se développer. Cependant cette bactérie à ces limites. En effet elles ne fonctionnent pas sur des pierres qui ne contiennent pas de carbonate et de calcaire comme le granit. A quand l’utilisation d’une bactérie unique permettant de consolider tous types de matériaux que ce soit des oeuvres d’art en pierre ou des outils en fer ?
