Valorisation chimique d'un co-produit de la filière bois : Approche théorique des capacités fixatrices en métaux lourds par les écorces forestières

Chemical valorization of a by-product of wood industry : Theoretical approach of the heavy metal binding capacities by forest barks

• Auteur / Autrice : Fabienne Martin-Dupont
• Direction : Pierre Krausz, Vincent Gloaguen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Stratégies d'exploitation des fonctions biologiques
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Évolution chimique

Chaleur d'adsorption

Métallophytes

Teneur en métaux lourds

Écorces

composition chimique

Résumé

Les écorces, co-produit de la filière bois, sont valorisées chimiquement. De nature lignocellulosique, elles sont utilisées comme matrice échangeuse d'ions. Les capacités d'adsorption du Cr3+, CU2+, Ni2+, Pb2+, Zn2+ par les écorces brutes sont tout d'abord caractérisées. Les isothermes d'adsorption et leur traduction par le modèle de Langmuir conduisent aux valeurs de qmax (capacité d'adsorption maximale en cations métalliques) et de b (constante de Langmuir). Ces dernières sont liées aux caractéristiques physico-chimiques des cations (polarisabilité, hydratation, configuration électronique) et des écorces (fonctions phénolique des phénols totaux et carboxylique des hémicelluloses et pectines). La composition chimique des écorces de châtaignier, chêne, douglas, épicéa, pin sylvestre explique la nature de l'interaction entre les cations métalliques et les écorces. Les écorces les plus riches en fonction carboxylique privilégient l'interaction électrostatique (qmax faible et b fort) et les plus riches en fonction phénolique la formation de chélate (qmax fort et b faible). Les écorces sont ensuite modifiées chimiquement afin d'améliorer leur capacité d'adsorption du Pb2+. Leurs polysaccharides constitutifs sont soumis à une fonctionnalisation aldéhyde par oxydation periodique. Les fonctions aldéhyde sont oxydées par le chlorite de sodium ou bien subissent une amination réductrice par l'acide aspartique, l'asparagine, l'acide sulfamique ou l'acide diaminostilbène disulfonique. Les écorces modifiées sont caractérisées par spectroscopie infrarouge et pH métrie. Leur comportement pour le Pb2+ montre une élévation sensible des valeurs de qmax et de b ce qui est expliqué par la théorie "Hard and Soft Acid and Base" de Pearson. L'amination réductrice par l'acide diaminostilbène disulfonique est intéressante par l'évolution des paramètres de Langmuir et son rendement de réaction. Elle contribue à stabiliser la matrice des écorces par réticulation de la matière organique.