Etude d’un procedé mixte chimique-biologique pour le traitement de colorants azoïques complexes et évaluation toxicologique des produits de dégradation à différents stades du traitement

par Amira Loussaief

Thèse de doctorat en Sciences aronomiques biotechnologies agro-alimentaires

Sous la direction de Ridha Mosrati.

Soutenue en 2016

à Caen , dans le cadre de École doctorale structures, informations, matière et matériaux (Caen ; 1992-2016) , en partenariat avec Aliments bioprocédés toxicologie environnements (Caen ; 2012-....) (laboratoire) et de Normandie Université (2015-....) (autre partenaire) .

Le président du jury était Nicolas Roche.

Le jury était composé de Ridha Mosrati, Nicolas Roche, Tahar Mechichi, Leila Chekir-Ghedira.

Les rapporteurs étaient Nicolas Roche, Tahar Mechichi.

mots clés

• Colorants azoïques
• Eaux usées -- Épuration -- Décoloration
• Oxydation
• Biodégradation
• Pseudomonas
• Tests de toxicité

Résumé

Ce travail a porté sur la problématique du traitement des colorants azoïques résiduels, présents dans les effluents textiles, à caractère récalcitrant à la biodégradation. Quatre molécules réputées difficilement biodégradables, sélectionnées parmi les plus utilisées dans ces industries, ont été étudiées : Reactive Red 141, Reactive Red 120, Reactive Blue 171 et Reactive yellow 84. Ces colorants sont fortement sulfonés et à poids moléculaire élevé (entre 1400 et 1800 Da). Les tests de biodégradation par Pseudomonas putida mt-2 ont permis de mettre en évidence l’inhibition de la croissance par la forte salinité des effluents et non par les colorants eux-mêmes. Cependant, ces molécules n’ont pas pu être dégradées, elles d’adsorbent sur les cellules bactériennes. L’azoréductase de P. Putida, a été active sur l’Acide Orange 52 et non pas sur les colorants étudiés. Afin d’améliorer la biodégradabilité de ces molécules, des conditions d’oxydation douce par le procédé Fenton ont été d’abord optimisées puis appliquées aux colorants en tant que prétraitement. Les tests de biodégradabilité des produits d’oxydation avec P. Putida ont permis de confirmer l’action microbienne sur ces dérivés et l’apparition de nouvelles molécules dont des amines aromatiques et des naphtylamines. Ces dernières semblent être responsables des toxicités apparues dans les produits de biodégradation. Cette toxicité est moins importante dans les produits issus des cultures convenablement oxygénées.

Titre traduit

Study of a combined chemical-biological process for the degradation of complex azo dyes, and toxicity assessment of the degradation products at each stage of treatment

Résumé

Ce travail a porté sur la problématique du traitement des colorants azoïques résiduels, présents dans les effluents textiles, à caractère récalcitrant à la biodégradation. Quatre molécules réputées difficilement biodégradables, sélectionnées parmi les plus utilisées dans ces industries, ont été étudiées : Reactive Red 141, Reactive Red 120, Reactive Blue 171 et Reactive yellow 84. Ces colorants sont fortement sulfonés et à poids moléculaire élevé (entre 1400 et 1800 Da). Les tests de biodégradation par Pseudomonas putida mt-2 ont permis de mettre en évidence l’inhibition de la croissance par la forte salinité des effluents et non par les colorants eux-mêmes. Cependant, ces molécules n’ont pas pu être dégradées, elles d’adsorbent sur les cellules bactériennes. L’azoréductase de P. Putida, a été active sur l’Acide Orange 52 et non pas sur les colorants étudiés. Afin d’améliorer la biodégradabilité de ces molécules, des conditions d’oxydation douce par le procédé Fenton ont été d’abord optimisées puis appliquées aux colorants en tant que prétraitement. Les tests de biodégradabilité des produits d’oxydation avec P. Putida ont permis de confirmer l’action microbienne sur ces dérivés et l’apparition de nouvelles molécules dont des amines aromatiques et des naphtylamines. Ces dernières semblent être responsables des toxicités apparues dans les produits de biodégradation. Cette toxicité est moins importante dans les produits issus des cultures convenablement oxygénées.