Élaboration par voies thermochimiques de charbons actifs dérivés de coproduits de Lophira lanceolata : essais d’adsorption de micropolluants de l'eau

Elaboration by Thermochemical ways of activated carbons derived from co-products of Lophira lanceolata : adsorption tests of water micropollutants

• Auteur / Autrice : Elie Sogbochi
• Direction : Yann Rogaume, Dominique Codjo Koko Sohounhloue, Sébastien Fontana
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du bois et des fibres
• Date : Soutenance le 31/10/2023
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec Université d'Abomey-Calavi (Bénin)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIMPPé - Sciences et ingénierie des molécules, des produits, des procédés, et de l'énergie (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LERMAB - Laboratoire d'Études et de Recherche sur le MAtériau Bois (Vandoeuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Anne-Cécile Roger
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yann Rogaume, Dominique Codjo Koko Sohounhloue, Sébastien Fontana, Limam Moctar Bawa, Eléonore Yayi-Ladekan, Dominique Bégin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne-Cécile Roger, Limam Moctar Bawa

Mots clés

Mots clés contrôlés

Absorption et adsorption

Polluants de l'eau

Pyrolyse

Traitement thermique

Ochnacées

Charbon actif

Matériaux carbonés structurés

Mots clés libres

Environnement

Eau

Biomasse

Charbon actif

Adsorption

Pollution

Environment

Water

Biomass

Actiated carbon

Adsorption

Polluant

Résumé

Les matériaux carbonés sont au cœur des défis technologiques comme environnementaux et suscitent depuis des siècles de l'intérêt à chaque époque importante de l'histoire de l'humanité. Parmi ceux-ci figurent les carbones activés. Leur surface et leur porosité très développées ainsi que leur obtention à partir des matières premières de bon marché font qu'ils sont de plus en plus convoités et largement utilisés dans divers domaines. Ce manuscrit s'intéresse à l'élaboration de ces matériaux par la pyrolyse de coques de Lophira lanceolata imprégnées à l'acide orthophosphorique pour le traitement des eaux. Les polluants ciblés sont le bleu de méthylène, le phénol et le rouge Congo, qui sont fréquemment rencontrés dans les effluents de production. L'étude du procédé d'élaboration, de la caractérisation et de l'application en milieu aqueux des carbones activés ont été menée à l'aide de techniques complémentaires et multi-échelles. Les modélisations de la cinétique du traitement thermique lors de l'élaboration et du phénomène d'adsorption sont proposées. Les conditions d'obtention des carbones activés de haute performance ont également été déterminées, et permettent l'obtention des charbons actifs possédant une grande surface spécifique et de porosité très développée. Par ailleurs, la méthode de traitement proposé est bien préférable et compétitive économiquement pour la production d'adsorbants de haute qualité à partir de la biomasse qui donne une plus-value aux agroressources.

Carbonaceous materials are at the heart of technological and environmental challenges and have been of interest for centuries at all important periods in human history. Among those, activated carbons, whose highly surface and porosity developed, as well as the fact that they are obtained from cheap raw materials, make them increasingly coveted and widely used in various fields. This manuscript deals with the elaboration of these materials by pyrolysis of Lophira lanceolata hulls impregnated with orthophosphoric acid for water treatment. The pollutants targeted are methylene blue, phenol, and Congo red, which are frequently found in production effluents. The study of the elaboration process, the characterization, and the application of activated carbons in an aqueous medium were carried out using complementary and multiform techniques. The modelling of the elaboration thermal treatment kinetics and of the adsorption phenomenon is proposed. The conditions for obtaining efficient activated carbons were also determined and make it possible to obtain activated carbons with a large specific surface and highly developed porosity. In addition, the proposed processing method is well preferred and economically competitive to produce high quality adsorbents from biomass, which gives added value to agro-resources.