Généralités sur le sulfate d’aluminium et sur les matériaux locaux

Caractérisation et essais de traitement des eaux usées industrielles avec le sulfate d’aluminium et

des matériaux locaux : cas du jus d’Opuntia dillénii et des cendres d’épluchures de bananes plantains

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4.1. Historique

Comme l’ont relevé certaines études, les coagulants à base d’aluminium, de fer et même les polymères synthétiques présentent un désavantage important : leur toxicité probante pour l’environnement. Cela a donc poussé quelques chercheurs à investiguer la possibilité d’utiliser des composés d’origine naturelle pour réaliser le procédé de coagulation-floculation (Narasiah, 1998).

Historiquement, les coagulants d’origine végétale et animale sont apparus bien avant les coagulants synthétiques comme les sels chimiques (Narasiah, 1998). Des manuscrits anciens en provenance de l’Inde rapportent que les graines de nirmali, une espèce d’arbre, étaient utilisées pour clarifier l’eau de surface, il y a 4000 ans de cela (Shultz et Okum, 1984). Cependant, un manque de connaissances scientifiques au niveau de leurs mécanismes de fonctionnement et de leur efficacité a ralenti les recherches réalisées sur ces coagulants (Narasiah, 1998). Ainsi, l’utilisation de coagulants naturels a été découragée dans les pays développés sous prétexte qu’ils n’ont jamais été soumis à une évaluation scientifique rigoureuse (Jahn, 1981). Dans les pays en voie de développement, leur développement s’est poursuivi si bien qu’aujourd’hui les pays développés recommencent à s’intéresser à cette alternative (Jahn, 1988). Nombreux sont désormais les matériaux locaux utilisés dans le traitement des eaux usées.

4.2. Définition et description du sulfate d’aluminium

Le sulfate d'aluminium (alun) est un produit chimique industriel polyvalent largement utilisé. Il joue un rôle important dans la production de nombreux éléments essentiels que nous utilisons tous les jours à la maison et dans l'industrie. La majorité de l’alun qui est produit de nos jours est utilisé dans l'industrie des pâtes et papiers, ainsi que dans le traitement de l’eau potable et des eaux usées. Il est peu coûteux et efficace pour une vaste gamme de traitements problématiques, car il peut agir comme coagulant, floculant,

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précipitant et désémulsifiant. En tant que coagulant et floculant, l’alun élimine la turbidité, les colloïdes en suspension, la couleur, le carbone organique total (COT) qui peut être un précurseur de sous-produits de désinfection, permet de réduire la demande biochimique en oxygène (DBO), clarifie les eaux potables, les eaux provenant de procédés, ainsi que les eaux usées. L'alun est largement utilisé pour la restauration et le traitement des lacs ainsi que l'inactivation des éléments nutritionnels. Il est aussi utilisé dans la production de produits chimiques à base d'aluminium, des composés d'extincteurs, des additifs et engrais de sol, des savons, des graisses, des médicaments et des cosmétiques. Il est même entré dans le domaine sportif, dans la ligue majeure de baseball en tant qu’additif apportant de la résistance aux cuirs. En bref, l'alun est présent dans nos vies de nombreuses façons.

Le sulfate d’aluminium est un liquide clair, vert clair à jaune en solution aqueuse. Les aluns de grades exempts de fer et de qualité alimentaire sont des liquides limpides et incolores. L’alun sec est de couleur vert pâle à blanc et est disponible en format de poudre et granulaire. Il peut être dissout dans l'eau pour produire une solution.

4.3. Définition et description du jus de l’Opuntia dillenii

Le cactus est une plante originaire des régions arides et semi-arides du Mexique. Il appartient au genre Opuntia. Les opuntias sont des plantes vivaces dicotylédones, elles appartiennent à la famille des cactacées qui comprend environ 122 genres et plus de 1500 espèces, dont les principales caractérisations sont des tiges généralement munies d’épines portées par des aréoles et des feuilles réduites ou souvent absentes (Pimienta-Barrios, 1994). C’est une plante xérophytique succulente capable d’emmagasiner une grande quantité d’eau et ne présentant aucun danger vis-à-vis de la santé humaine (Habibi, 2004). En effet, la majorité des travaux de valorisation de cette plante sont réalisés dans les domaines alimentaires, cosmétiques et médicinaux (Saenz, et al., 2007). En

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parallèle, nous avons constaté, qu’il y a très peu de travaux qui s’intéressent à l’application de cette plante dans le domaine du traitement des eaux.

Le jus de l’Opuntia dillénii est extrait du cactus qui pousse un peu partout, le long de la côte de l’océan atlantique (Bénin). Le produit à l'état naturel est un liquide visqueux de coloration verte, de pH =6.5, miscible à l'eau, sa masse volumique est de 1,008 kg/l.

Le jus de l’Opuntia dillenii est composé des tanins, des saponins et des mucilages (Nougbodé et al., 2013). Par ailleurs les tanins se trouvent dans pratiquement toutes les parties d’une plante (écorce, racines, feuilles, fruits) et comportent toujours des groupements phénoliques, qui confèrent des propriétés adsorbants aux biosorbants. En effet, les groupements polyphénoliques des tanins constituent une espèce chimique très active dans les processus d’adsorption des sous- produits dérivés de l’industrie du bois vis-à-vis des métaux lourds (Chiou, 2004).

Tableau 3: Composition du jus de cactus

Source : Piga, 1996 et 1997

Composition du jus de cactus Valeurs

Humidité (%) 84-90

Protéines (%) 0,2 – 1,6

Matières grasses(%) 0,09-0,7

Fibres (%) 0,02-3,1

Cendres (%) 0,3-1

Sucre totale (%) 10-17

Vitamines C (mg·100g^-1) 1-41

Présenté par Valdina Judie AÏSSI Page 29 Figure 5: Vue de cactus à la plage de Fidjrossè

4.4. Définition et description des cendres d’épluchures de bananes plantains

La banane est le fruit le plus répandu dans presque tous les pays tropicaux. En tant que sous-produits agroalimentaires, les peaux représentent environ 30-40g/100g du poids du fruit et peuvent contribuer d’une manière significative à certains problèmes écologiques. La cellulose, la lignine et le contenu de l'hémicellulose d’épluchures de banane constituent les fractions insolubles des fibres et sont variables allant de 7 à 12g/100g, de 6.4 à 9.6g/100g et de 6.4 à 8.4g/100g, respectivement, avec le contenu en pectine s'étalant de 13.0 à 21.7g/100g. En effet, des déchets de banane ont été utilisés comme matériaux pour la préparation des adsorbants (Phatcharaporn et al., 2009).

Les cendres d’épluchures de bananes plantains, sont constituées d’eau, d’amidon, de sucre, de minéraux majeurs (K, P, Ca et Na) (Lustre, 1976), de pectine, de cellulose, d’hémicellulose, de lignine. Grâce à ses groupements fonctionnels (alcool, aldéhydes, éthers, hydroxydes de phénols, acides, cétones), la lignine joue un rôle important au niveau des mécanismes d’adsorption des biosorbants (Peternele, 1999).

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Tableau 4: Composition des épluchures de bananes plantains

Composition des épluchures de bananes plantains

Valeurs

Eau (%) 83,50

Protéine (% de MS) 1,80

Lipide (% de MS) 1,70

Amidon (% de MS) 1,20

Glucose (% de MS) 2,40

Fructose (% de MS) 6,20

Sucrose (% de MS) 2,60

Cellulose (% de MS) 8,40

Potassium (mg/100g) 78,1 ± 6,58

Calcium (mg/100g) 19,2 ± 0,00

Sodium (mg/100g) 24,3 ± 0,10

*MS : matière sèche.

Source : Lustre (1976); Adisa and Okey (1987); Wall (2006).

Figure 6: Epluchures de bananes plantains à l’état brute

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CHAPITRE II : MATERIELS ET METHODOLOGIE DE TRAVAIL