Thèse soutenue

Formulation d’adsorbant à base de matériaux naturels et leurs combinaisons au procédé électrochimique pour traiter des effluents industriels
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Auteur / Autrice : Amina Lissaneddine
Direction : Marie-Noëlle PonsLaila MandiEmmanuel MoussetFaissal Aziz
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés, des produits et des molécules
Date : Soutenance le 15/12/2021
Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec Université Cadi Ayyad (Marrakech, Maroc)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIMPPé - Sciences et ingénierie des molécules, des produits, des procédés, et de l'énergie (Lorraine)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire réactions et génie des procédés
Jury : Président / Présidente : Ali Assabbane
Examinateurs / Examinatrices : Marie-Noëlle Pons, Laila Mandi, Emmanuel Mousset, Faissal Aziz, Pierre-Louis Taberna, Marc Cretin, Rachid Mamouni
Rapporteurs / Rapporteuses : Ali Assabbane, Pierre-Louis Taberna

Résumé

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Les procédés d’extraction d’huile d’olive génèrent d’énormes quantités de déchets solides (grignons d’olive) et liquides (margines) pendant la saison de l’extraction de l’huile d’olives, généralement entre novembre et mars. Ces déchets représentent un grand défi pour les producteurs d'huile d'olive car ils doivent trouver des solutions techniques, environnementales et économiques pour gérer ces sous-produits. L'objectif principal de cette thèse était d'explorer et de proposer un cycle complet de traitement des déchets de l’extraction de l’huile d’olives. Cette démarche s'inscrit dans le cadre d'une approche zéro rejet liquide et déchets et promeut le concept d'économie circulaire. Deux adsorbants basés sur l'activation chimique des grignons d'olive, c'est-à-dire du charbon actif en poudre incorporé au sein de billes d'alginate composite et du charbon actif en grains (CAG), ont été synthétisés avec succès. Les deux matériaux avaient une structure et une morphologie poreuse qui ont révélé leur faisabilité en tant que bio-adsorbants potentiels et peu coûteux. Ils ont été utilisés en adsorption ou électrosorption pour la récupération des composés phénoliques (CPs) des margines. L'adsorption des CPs correspond à la cinétique de second ordre (R2 = 0.997) et aux isothermes de Langmuir (R2 = 0.995). Les paramètres thermodynamiques pour l'adsorption des CPs sur le bio-adsorbant suggèrent une nature spontanée de l'adsorption, une réaction endothermique et une modification de la surface du bio-adsorbant pendant le processus d'adsorption. Le modèle de Thomas a mieux prédit l'adsorption sur colonne de CPs (R2 =0.97). Enfin, l'étude de la régénération du bio-adsorbant a montré que la récupération des phénols à partir des margines peut être effectuée avec de l'éthanol (43% des CPs récupérés) ou de l'acide chlorhydrique (90% des CPs récupérés). Les résultats de la caractérisation électrochimique des deux électrodes de bio-adsorbant ont montré que la surface électro-active élevée, la valeur élevée de l'intensité du courant d'échange (I0) et la faible valeur de la résistance de transfert de charge (RCT) pourraient être des propriétés prometteuses pour les études d'électrosorption. L'électrosorption a amélioré la capacité d'adsorption des billes composites de 123 à 170 mg g-1 et le taux d'élimination des CPs de 66 à 74% pour le CAG. De plus, l'électrosorption de composés organiques a été démontrée pour la première fois avec des eaux usées réelles. De nouveaux modèles ont été développés pour mieux comprendre et prédire la cinétique d'électrosorption des CPs, y compris le transport de masse transitoire. Les composés organiques restants dans les margines ont ensuite été éliminés (91 % de la demande chimique en oxygène (DCO) éliminée) par un traitement d'électro-oxydation avancé, tandis que le bio-adsorbant a été régénéré (34,5 % des CPs récupérés) par une méthode électrochimique.