4.1.1- La Turbidité
Les expériences menées ont montré la réduction de la turbidité sur trois échantillons d’eau prélevée après traitement aux extraits aqueux de Psidium gujava. Les trois échantillons présentent respectivement des turbidités initiales de 44,96 UTN (Echantillon1), 84,5 UTN (Echantillon 2) et de 60,26 UTN pour le troisième échantillon. La figure 2 résume les résultats obtenus :
Figure 2 : Variation de la turbidité en fonction de la dose du coagulant
Il ressort de l’analyse de la figure N°2 présentant les variations de la turbidité de chacun des échantillons en fonction de la dose de coagulant extrait de Psidium guajava ajoutée que l’ajout progressif de 20 à 80 mg/l de ce coagulant induit une diminution de la turbidité de chacune des eaux traitées. En effet la turbidité de l’échantillon 1 décroit graduellement de 44,96 UTN initial à 15,3 UTN après ajout de 80 mg/l du coagulant extrait de Psidium guajava soit un taux d’abattement de 65,96%. Aussi est-il observé que le deuxième échantillon traité présentant au départ un taux d’abattement de 84,5 UTN a aussi subit une diminution notable de sa turbidité.
Dans ce cas aussi, la turbidité décroit progressivement suivant la dose de coagulant ajoutée. Le taux d’abattement maximale (49,34%) est observé après ajout de 80 mg/l du coagulant. Enfin
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le dernier échantillon affiche la même tendance que les deux précédentes. C’est-à-dire qu’on note une réduction de la turbidité suivant la dose de coagulant ajouté. Ainsi dans ce dernier cas, cette réduction est aussi constante qu’au niveau des deux premiers. De plus le taux d’abattement maximale qui s’élève à 62.41% est observé après ajout de 80 mg/l du coagulant.
Somme toute il faut noter que les meilleurs rendements d’élimination (65,96% pour l’échantillon 1 et 49,34% pour l’échantillon 2 et 62,41% pour l’échantillon 3) sont obtenus pour la dose de 80 mg/L d’extrait aqueux de Psidium guajava. Ces taux d’abattement sont inférieurs à ceux d’Aweng et al (2012) qui ont utilisé le même procédé et la même matière végétale et ont obtenu un taux d’abattement maximale de 73,8 % pour une eau de turbidité 14,7 UTN. Ces résultats nous permettent de supposer que la dose optimale du coagulant extrait de Psidium guajava permettant une réduction conséquente de la turbidité est de 80 mg/l
4.1.2- Les métaux lourds
Le manganèse et le fer sont des constituants naturels du sol et des roches, aussi présent sous formes insolubles mais introduit dans les eaux en conditions anaérobies ou en présence du dioxyde de carbone. Les courbes de la figure 3 traduisent l’efficacité de notre coagulant dans la réduction de ces métaux lourds.
Figure 3 : Variation de la teneur en fer en fonction de la dose du coagulant
De l’analyse de ces résultats et de la figure 3 présentant l’évolution de l’abattement du fer en fonction des doses du coagulant extrait de Psidium guajava ajoutées, il ressort que l’ajout
progressif de 20 à 80 ml du coagulant provoque une diminution de la concentration en fer de l’eau traitée. En effet, on note au niveau de l’échantillon 1, une diminution de la concentration en fer de 1.5 mg/L à 0,65mg/L, soit un taux d’abattement de 62,85% pour cet échantillon. Le constat est le même au niveau du second échantillon bien que dans ce cas le taux d’abattement soit un peu moins élevé (38,15%). Quant au troisième échantillon, il ne présente que de léger abaissement de la concentration en fer.
Figure 4: Variation de la teneur en manganèse en fonction de la dose du coagulant
La figure 4 présente l’évolution de la teneur en manganèse des échantillons en fonction des doses de coagulant. Au niveau de l’échantillon 1, on observe une diminution de la concentration en manganèse de 0,6 à 0,2 mg/l donc un taux d’abattement atteignant 66.66%. Au-delà de ces doses, on note une légère augmentation de la concentration en manganèse. Les taux d’abattement du manganèse pour l’échantillon 2 est de 49.34%. Enfin au niveau du troisième échantillon, on note de légère diminution de la concentration en manganèse mais elle reste néanmoins moindre comparativement aux deux premiers échantillons.
Nous en concluons que l’utilisation du de l’extrait aqueux de Psidium guajava permet d’éliminer le manganèse et le fer de l’eau avec des pourcentages d’abattement assez élevé. Le taux d’abattement obtenu pour le fer est légèrement inférieur à celui de Fatombi et al., (2009) qui ont utilisé une caséine acide extraite de la crème de coco pour éliminer certains métaux de l’eau et obtenu un rendement d’élimination du fer de 58%. Quant à Aweng et al., (2012) qui ont utilisé un coagulant extrait de Psidium guajava, le taux d’abattement pour le fer est de 32.6% et celui du manganèse 27.2%. Nous avons donc eu un meilleur taux d’abattement.
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. 4.1.3- Le pH et la conductivité
Les résultats d’analyses obtenus pour les essais de traitement de l’eau du lac Nokoué par utilisation du coagulant extrait de Psidium guajava sont représentés par les figures.
Figure 5 : Variation du pH en fonction de la dose du coagulant
Figure 6: Variation de la conductivité en fonction de la dose du coagulant
De l’analyse des figures, il ressort que l’ajout progressif coagulant extrait de Psidium guajava entraîne une augmentation de la conductivité de l’eau mais n’affecte pas vraiment le pH. Ces
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résultats laissent à penser que ce coagulant possède un caractère minéralisant. L’augmentation de la conductivité floculant naturel favoriserait donc la minéralisation des eaux en apportant d’autres ions à l’eau traitée. Néanmoins l’utilisation de ce coagulant n’affecte pas vraiment la variation du pH.
4.1.4- Aspects microbiologiques
Les photos ci-dessus sont les résultats des tests microbiologiques réalisé sur les échantillons d’eau recueillis. Ces résultats sont résumés dans le tableau 5 ci-après :
Tableau 5 : Résultats des tests microbiologiques Echantillons
Coliformes totaux Forte présence Forte Diminution des colonies
Légère diminution
Coliformes fécaux Forte présence Légère diminution Enrichissement Streptocoques fécaux Forte présence Diminution Enrichissement Source :
Le tableau rassemble les résultats des tests microbiologiques sur un échantillon d’eau du Lac Nokoué. On note que la charge excessive de flore de coliformes totaux et de streptocoques fécaux a subi une diminution avec une dose de 40 mg/l du coagulant extrait de Psidium gujava.
Néanmoins aucune diminution n’a été observé au niveau des coliformes fécaux. Le constat est le même quand on utilise 60 mg/l du coagulant. Pire, on note un enrichissement des colonies au niveau de la flore des coliformes et streptocoques fécaux.
Ces observations indiquent que le traitement aux extraits aqueux de Psidium gujava sont relativement efficace à condition d’utiliser la dose optimale de 4mg/l du coagulant. De plus sachant que l’une des causes de diarrhées chez les consommateurs est la présence de coliformes totaux, ces résultats sont en adéquation avec les recherches A. M. Metwally et al (2011), relatif à l’efficacité de Psidium guajava dans le traitement des troubles dysentériques, diarrhéiques…
4.2- Discussion
A l’issue des essais de traitement effectués sur les échantillons d’eau du Lac Nokoué, on note sur la Figure 2 que les pourcentages d’abattement de la turbidité croissent avec les concentrations des coagulants jusqu’à leur valeur maximale. Ce seuil d’abattement dépend cependant de la nature du coagulant utilisé et de la turbidité initiale de l’eau brute ainsi que des conditions de l’expérience. Il est de 65% environ pour l’échantillon E1, 62,41% environ pour l’échantillon E3 lors de l’utilisation de Psidium guajava comme coagulant naturel. Les deux échantillons ont des turbidités voisines, 84,5 UTN et 60,26 UTN respectivement, ce qui justifie les taux d’abattement voisins notés pour ces différents échantillons d’eau au cours des essais de traitement. Par ailleurs, pour l’échantillon E3 de turbidité initiale 44,96 UTN, le pourcentage d’abattement noté pour Psidium guajava est faible et est de 44,34%. La dose optimale de l’extrait aqueux de Psidium guajava est de 80 mg/l pour les trois échantillons en termes de réduction de la turbidité. Les taux d’abattements sont assez similaires à ceux d’Arweng et al., (2012). En effet ayant utilisé le même procédé et la même matière végétale, ils ont trouvé des taux d’abattements de 73,8% pour une eau de faible turbidité soit 14,7 UTN. Néanmoins la dose optimale n’est pas la même. On pourrait expliquer cela par la différence de qualité des échantillons, de la matière végétale ou par une libération de matière organique au cours des traitements. On note aussi une variation des taux d’élimination du fer et du manganèse au cours des essais de traitement qui croissent avec les doses de coagulant utilisées. De plus, les valeurs maximales de ces taux dépendent de la concentration de l’eau brute en fer et en manganèse, de la nature du coagulant utilisé et de la turbidité initiale de l’eau brute.
La variation du pH de l’eau traitée est négligeable. Ces résultats confirment en effet ceux de Bawa et al. (2008), Beltran et al. (2009), Eman et al. (2010) qui ont souligné que le traitement de l’eau avec un coagulant végétal en l’occurrence Moringa oleifera a peu d’influence sur le pH. Néanmoins l’augmentation de la conductivité renvoie à une minéralisation de l’eau au cours du traitement.
Les variations des taux d’élimination du fer et du manganèse (Figures 3 et 4) au cours des essais de traitement augmentent avec les doses de coagulant utilisées. De plus, les valeurs maximales de ces taux dépendent de la concentration de l’eau brute en fer et en manganèse, de la nature du coagulant utilisé et de la turbidité initiale de l’eau brute. Lors de l’utilisation de Psidium guajava on a noté respectivement des taux d’abattement de 62% et 49% pour le fer puis 66,66% et 75%
pour le manganèse contenu dans les échantillons E1, E2 avec une optimale de 80 mg/l.. Les
faibles taux d’abattement du fer notés pour l’échantillon d’eau E3 pourraient être liés à l’effet combiné des particules colloïdales et de la concentration élevée de cet échantillon en fer.
Les résultats ont montré que l’extrait aqueux de Psidium guajava permet de réduire jusqu’à 65% de la turbidité avec 80 mg/L du coagulant, il s’agit alors de la dose optimale pour la clarification des eaux. Ce pourcentage de réduction est assez bas comparativement aux essaies effectués avec les feuilles de Cassia (Aweng et al. 2012) et Opuntia spp. (Miller et al. 2008), où les pourcentages de réduction sont de 93.33% and 95% respectivement. D’un autre côté les résultats obtenus en termes d’élimination des métaux lourds sont assez encourageant comparativement à ceux d’Aweng.
Sur le plan microbiologique, on remarque en fin que le coagulant permet de réduire quasi-totalement les coliformes totaux et dans une moindre mesure les streptocoques fécaux. Ces résultats sont en adéquation avec les résultats de Iwu (1993) qui a démontré que l’extrait de Psidium gujava est efficace contre certains groupes microbiens comme Escherichia Coli, Salmonella tiphy, Staphylococcus aureus, Proteus mirabilis, et Shigella dysenteria.
Photo 9: Résultats des test microbiologiques
Source : Laboratoire Centrale d’analyse des eaux du Bénin, 2017
On comprend alors les raisons pour lesquelles les feuilles de Psidium guajava sont utilisé dans les traitements antidiarrhéiques (A. M. Metwally et al. 2011)
Ceci confirme les résultats de Dweck, A.C. (1987) quant à l’usage de Psidium guajava dans le traitement de nombreuses maladies.
CONCLUSION
Au terme de la présente étude consacrée à l’expérimentation de Psidium guajava dans le processus de traitement des eaux par coagulation-floculation, nous pouvons conclure que le coagulant extrait de cette plante a un énorme potentiel. Il en est ainsi car d’une part l’extrait aqueux de Psidium guajava, permet de réduire efficacement la turbidité des eaux traitées. D’un autre côté, il s’avère efficace pour la réduction de la teneur en métaux lourds des eaux. L’étude a aussi démontré que ce coagulant possède des vertus bactéricides. Tous ces atouts donnent à ce coagulant un potentiel énorme en termes de traitement des eaux.
Les résultats obtenus sont très encourageants et nous incite à pousser un peu plus notre curiosité en vue de mettre à disposition de la population des procédés alternatifs de traitements des eaux qui soit à la fois peu onéreux, efficaces et sans risque.
En perspective nous pouvons donc envisager :
De cibler le ou les substances actives principales conférant cette potentialité à ce coagulant ;
D’améliorer les techniques d’expérimentations sur la base de cette expérience acquise en vue de l’amélioration des résultats ;
L’exploration des mécanismes réactionnels qui se produisent au cours du traitement des eaux par ces matériaux locaux ;
La recherche d’autres coagulants naturels pouvant donner de meilleurs résultats.
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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2. Aweng, E.R. , Jessuta, J. , Prawit, K. and Liyana, A.A. (2013) Potential of Psidium guajava Shoots Extract as Coagulant for Drinking Water Treatment
3. Aweng, E.R., A. Anwar, I., Siti Rafiqah, M.I. & Suhaimi, O. (2012). Cassia alata as a Potential Coagulant in Water Treatment. Research Journal of Recent Sciences 4. Bawa L., Djaneye-Boundjou G., Boukari Y. et Agbozo A. K., (1998). « Optimisation
de la clarification d’une eau de surface ». Journal de la Recherche Scientifique de l’Université du Bénin(TOGO),
5. Cardot C., (1999). « Les traitements de l'eau ». Ed Ellipses, Collection Technosup 6. . Driscoll, C.T. & Letterman, R.D. (1988). Chemistry and fate of Al III in treated
drinking water. J. Environ. Eng. Div.
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11. Flor de MARIA NUNEZ RUEDA : GUAVA (Psidium guajava L.) FRUIT
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14. McLachlan, D: R.C., Bergeron, C., Smith, J.E., Boomer, D., and Rifat, S. (1996).
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15. Esther Irma NOUGBODE : Caractérisation et expérimentation de trois ressources végétales naturelles (Opuntia dillenii, Aloe vera et Musa paradisiaca) dans le traitement des eaux au Bénin
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Groundwater. Final Year Project. Universiti Malaysia Kelantan, Kelantan.
ANNEXE
Tableau
Tableau 4 : Normes de qualités physico-chimiques des eaux au Bénin
Paramètres Unités Valeur maximale permise
Paramètres physiques
Turbidité UTN 5,0
Couleur UCV 15
Paramètres physico-chimiques
Fluorures mg/l 1,5
Nitrates mg/l 45
Nitrites mg/l 3.2
Calcium mg/l 100
Magnésium mg/l 50
Fer mg/l 0.3
Manganèse mg/l 0.1
Dureté 200
Chlorures mg/l 250
Goût - Innofensif
pH Unités pH 6,5<pH<8,5
Source : Décret n°2001-094 du 20 février 2001
Tableau 5 : Normes au Bénin en microbiologie
Microorganismes recherchés Normes dans 100 ml d’eau de consommation
Méthodes d’identification
Algues, Champions, Protozoaire
0 UFC Identification par microscope optique
Germes banales ou autochtones
20 UFC Dénombrement direct par numérotation de colonies isolées après ensemencement sur milieu solide
Coliformes totaux 0 UFC Dénombrement par filtration sur membrane cellulosique
de 0.45µm et
ensemencement sur milieu solide
Streptocoques fécaux 0 UFC Dénombrement par filtration sur membrane cellulosique
de 0.45µm et
ensemencement sur milieu solide
Source : Décret n°2001-094 du 20 février 2001