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- Synthèse bibliographiqueLe but de notre étude est l’évaluation du potentiel de coagulation-floculation des graines de Moringa oleifera dans le traitement des eaux de surface. Moringa oleifera est un arbre tropical de la famille des Moringacées. Il est originaire du nord-est de l’inde dans les vallées au sud de l’Himalaya. On le retrouve tout le long de la zone tropicale et subtropicale.
Le moringa est réputé pour ses nombreuses vertus et sa très grande résistance même dans les conditions les plus arides. Il donne après floraison des gousses qui contiennent des graines. Ce sont en effet ces graines qui feront l’objet de notre étude. Au Bénin, le Moringa oleifera est connu sous le nom de « kpatin » en langue Fon. tree » en anglais, ce qui signifie « arbre qui ne meurt jamais ». Il pousse rapidement jusqu’à 6 ou 7 m en un an, même dans les zones recevant moins de 400mm de précipitations annuelles (Odee, 1998). Le moringa se retrouve dans les zones semi-arides, tropicales et subtropicales (Wikipédia 2018).
Tableau I : Classification botanique
Règne Plantae
Description
Dans la famille des moringaceae nous comptons environ 13 espèces. La plus répandue d’entre elle est sans doute le moringa oleifera. C’est un arbre de 10 à 12 m de haut originaire d’Arabie et des Indes. Il possède un feuillage caduc qui peut atteindre une hauteur de 10 à 12 m, avec un diamètre de tronc de 45 cm (Parotta John A., 1993). Son écorce est de couleur grise blanchâtre. Les fruits du moringa oleifera sont des gousses sous forme de capsules pendantes, trigones, devenant brun foncé à maturité et mesurent 20-60 centimètres pour 1 diamètre de 1 centimètre. Elles s’ouvrent en trois parties lorsqu’elles deviennent sèches.
Variétés
Le moringa oleifera est un arbre allant jusqu’à 12 m de haut. Ses feuilles alternes et bi ou tripennées, se développent principalement dans la partie terminale des branches. Elles mesurent 20 à 70 cm de long, sont recouvertes d’un duvet gris lorsqu’elles sont jeunes, ont un long pétiole avec 8 à 10 paires de pennes composées chacune de deux paires de folioles opposés, plus un à l’apex, ovales ou en forme d’ellipse, et mesurant 1 à 2 cm de long (Morton, 1991). Ses fleurs, lorsqu’elles fleurissent, sont très souvent abondantes et dégagent une odeur agréable. Elles ont une couleur blanche et ont des points jaunes à la base. Ses sépales sont au nombre de 5 et entourent 5 étamines. Ses fruits sont des gousses qui contiennent entre 12 et 35 graines. Les graines sont rondes, avec une coque marron semi-perméable. La coque présente trois ailes blanches qui s’étendent de la base au sommet à 120 degrés d’intervalle.
Une graine pèse en moyenne 0,3 g et la coque représente 25% du poids de la graine (Makkar et Becker, 1997).
Origine et distribution
Le moringa est une plante originaire du nord de l’inde et du sri Lanka. Les indous depuis fort longtemps utilisaient le moringa comme fourrage, comme légumes mais aussi dans le domaine médical. Ils utilisaient les graines pour son huile qu’ils savaient comestible. Du fait de sa grande résistance à la sècheresse et du fait de sa croissance rapide, elle s’est très rapidement acclimatée dans beaucoup de régions tropicales.
Le fruit
Le fruit du moringa est une gousse à trois lobes qui pendent des branches. Ils contiennent des graines rondes avec une coque marron semi-perméable. Ils sont très utilisés en cuisine où ils servent de soupe, de saut, etc. Ses gousses sont une très bonne source de fibres alimentaires, de potassium, de magnésium et de manganèse.
Les graines
Les graines sont rondes, avec une coque marron semi-perméable. Une graine pèse en moyenne 0,3 g et la coque représente 25% du poids de la graine (Makkar et Becker, 1997). La coque présente trois ailes blanches qui s’étendent de la base au sommet. Un arbre peut produire 15000 à 25000 graines par an. Elles ont une teneur élevée en vitamines C et contiennent des quantités modérées de vitamines B et d’oligo-éléments. Les graines de moringa contiennent un poly électrolyte cationique qui a montré son efficacité dans le traitement primaire de l’eau (élimination de la turbidité), en remplacement du sulfate d’alumine ou d’autres floculant (Michel Léa, 2010).
Les feuilles
La partie la plus nutritive du moringa est sans doute ses feuilles. Elles constituent une source importante de vitamines B, C, proA (Bêta-carotènes), K, de manganèse, de protéines et d’autres nutriments essentiels (K.V. Peter, 2008). Certains éléments comme le calcium sont présents sous forme de cristaux d’oxalate mais dans des proportions négligeable (M.E. Olson et al, 2001). Ces feuilles alternes et bi ou tripennées, se développent principalement dans la partie terminale des branches et mesurent 20 à 70 cm de long. Elles sont recouvertes d’un duvet gris lorsqu’elles sont jeunes, ont un long pétiole avec 8 à 10 paires de pennes composées chacune des deux paires de folioles opposés, plus un à l’apex, ovales ou en forme d’ellipse, et mesurant 1 à 2 cm de long (Morton, 1991). Elles sont très souvent consommées sous forme de légumes.
2.1.2- L’eau Généralités
L’eau est un bien vital, c’est la boisson ou l’aliment le plus consommé au monde. Sa formule chimique est H20. L’organisme humain en est constitué à plus de 60%. C’est ce qui
d’ailleurs, explique l’intérêt particulier apporté à la qualité de ce liquide indispensable à la vie. Pour être jugé bonne à la consommation une eau doit respecter certains critères de potabilité.
Critères de potabilité de l'eau
Pour dire qu’une eau est potable, il faut qu'elle soit :
Dépourvue de matière organique
Inodore
Oxygénée
Dépourvue de germes pathogènes (Bactéries coliformes,
Escherichia coli (Entérobactéries), salmonella Streptocoques fécaux, Clostridium sulfitoréducteur, Bactériophages, Virus et parasite)
Faiblement minéralisée
Incolore
Au Bénin une eau de boisson doit être conforme aux normes de qualités physico-chimiques suivant :
Tableau II : Normes de qualités physico-chimiques des eaux au Bénin
Paramètres Unités Valeur maximale permise
Paramètres physiques
Chlorures mg/l 250
Goût - Inoffensif
pH Unités pH 6,5<pH<8,5 Source : Décret n°2001-094 du 20 février 2001
2.1.3- Traitement des eaux
Le traitement de l’eau peut se définir comme un ensemble de procédés utilisés pour obtenir une eau potable à la consommation humaine. Il existe plusieurs techniques de traitement de l’eau. Au nombre de ceux-ci nous avons :
Le dégrillage
Le tamisage
Le dessablage
Le débourbage
La peroxydation chimique
La clarification coagulation-floculation est un procédé de traitement physico-chimique d’épuration de l’eau utilisée pour le traitement de potabilisation ou le traitement d’eau usée.
Procédé de coagulation-floculation
La coagulation-floculation est une technique qui permet d’éliminer les matières en suspension et les particules colloïdales. Une particule colloïdale est une particule ayant d’une part un diamètre très faible (de 1 nm à 1 µm), et d’autre part, possédant une charge électronégative. C’est ce qui engendre en leurs seins des forces de répulsions inter-colloïdales. Ces deux points confèrent aux colloïdes une vitesse de sédimentation
extrêmement faible. Les procédés de filtration classique n’arrivant pas à régler ce problème, on a souvent recours aux procédés de coagulation-floculation pour éliminer ces particules colloïdales et les particules fines en suspension (limons fins, argiles, plancton, micro-invertébrés etc…). En effet au cours de la coagulation, le réactif chimique appelé coagulant déstabilise les particules en suspension en neutralisant leurs charges négatives.
Leurs charges négatives étant neutralisées les particules en suspension peuvent désormais se prendre en masse. Par ajout de floculant, une agglomération des particules colloïdales se forme. Cet agglomérat de colloïdes appelé floc dispose d'une masse suffisante pour pouvoir se décanter beaucoup plus rapidement. Le floculant ajouté est généralement un polymère. Qu’il soit organique ou naturel, il joue le rôle de colle entre les colloïdes.
Mise en œuvre
Pour juger de l’efficacité d’un traitement de coagulation-floculation deux paramètres sont à prendre en compte, il s’agit : de la quantité de réactifs chimique à ajouter et les vitesses d’agitation du milieu réactionnel. Il n’existe pas de règle ou de formule de dimensionnement pour la détermination de ces paramètres, nous nous retrouvons donc contraint de les déterminer par tâtonnements et par essais sur échantillons en laboratoire. Pour ces essais en laboratoire nous avons souvent recours au jar-test.
Le jar test
Il consiste en une rangée de béchers alignés sous un appareillage permettant de les agiter à la même vitesse. Les différents béchers ont reçu une dose différente de réactifs et à la fin de l'expérimentation, on détermine quels sont les couples quantités de réactifs / vitesse et temps d'agitation qui permettent d'obtenir l'eau la plus limpide, les flocs les plus gros et les mieux décantés. Concernant les vitesses d'agitation, la seule certitude est que la coagulation nécessite une vitesse d'agitation plutôt rapide (afin de bien mélanger l'eau et que les colloïdes et les cations métalliques se rencontrent et se neutralisent) et que la floculation quant à elle nécessite une vitesse relativement lente (afin de favoriser la rencontre et l'agrégation des colloïdes mais sans détruire les flocs déjà formés)
Photo 5 : Mise en œuvre du Jar-test au laboratoire central d’analyse de la soneb