Extraction et valorisation des produits actifs des plantes naturelles en tant que bio coagulants utiles dans l’amélioration de qualité des eaux

Abstract

Ce travail de recherche concerne la valorisation des bio-coagulants à base des feuilles des plantes (Acorn et Aloe Vera) dans le procédé traitement des eaux par coagulation floculation. Plusieurs paramètres de l’eau ont été évaluées et améliorer après le traitement par les bio-coagulants à savoir la turbidité, les MES, la DCO, la matière organique oxydable, le zinc, le cuivre, le fer, le chrome (VI), les coliformes totaux,…etc. Les résultats obtenus ont été très importants. L’utilisation des solvants comme l’eau distillé, HCl, NaCl et NaOH ont un effet remarquable et variable sur le rendement de la coagulation, les résultats obtenus après le traitement par les coagulants AV-H2O,AC-H2O, AV-HCl, AC-HCl, AV-NaOH, AC-NaOH, AV-NaCl et AC-NaCl montrent bien que la turbidité, le pH, l'alcalinité totale, la dureté totale, la conductivité et la salinité répond aux normes de qualité des eaux potables selon la réglementation algérienne. Concernant l’optimisation et la modélisation du procédé de coagulation, le pH, le temps de décantation et la dose du coagulant ont été considérés comme facteurs influençant le pourcentage d’élimination en turbidité. Les valeurs de R2 (98,45% et 98,24%) et R2 ajusté (95,67% et 95,09%) pour l'Aloe vera et de l’Acorn, respectivement montrent que les modèles sont d’excellentes qualités. Lors de l’application des résultats d’optimisation sur le pilote de coagulation floculation décantation, le pourcentage de réduction en turbidité était de 93,26 et 88,59% en utilisant Aloe vera et Acorn, respectivement. Ainsi que touts les paramètres évalués (pH, turbidité, alcalinité totale, dureté totale, matière organique, MES et salinité) sont conformes aux normes algériennes pour les eaux potables après utilisation du jar test et le pilote de coagulation floculation. De même pour les eaux usées industrielles de Sonatrach, Les résultats obtenus après le traitement par la poudre d’Aloe vera et d’Acorn ont été très importants. Les efficacités maximales de réduction obtenues avec l'Acorn étaient de 90,60%, 89,68% et 99,22%, pour la turbidité, les MES et la DCO, respectivement, tandis qu'avec l’Aloe vera, elles étaient de 93,64%, 87,61% et 94,31%, respectivement pour les mêmes paramètres. La qualité des eaux potables et des eaux usées industrielles de Sontrach ont également été évaluées avant et après traitement avec des protéines de l’Aloe vera et de l’Acorn, et plusieurs paramètres de l'eau ont été mesurés, dans ce cas les concentrations maximales en protéines extraites étaient appliquées pour le traitement des eaux. Les turbidités résiduelles des eaux potables et des eaux huileuses industrielles étaient de 4,82 ; 5,85 ; 4,25 et 9,40 NTU lors de l’utilisation des protéines de l’Acorn et de l’Aloe vera, respectivement. Ainsi que la réduction maximale en DCO, en MES et en matière organique étaient de 97,39%, 96,39%, 99,27%, 89, 86%, 40% et 46,28% pour l’Aloe vera er l’Acorn, respectivement. Dans le but d’identification des différents agents coagulants, ainsi que d’optimisation et modélisation du processus d’extraction des agents coagulants (protéines, sucres totaux et polyphénols), quatre paramètres influençant le processus d’extraction ont été considérés, qui sont le pH, la température, le temps d’agitation et le temps de macération. Les coefficients de détermination (R2 ≥ 97%) et les courbes de résidus révèlent que les modèles développés sont validés. Les conditions optimales d’extraction des protéines, des polyphénols et des sucres totaux ont été appliquées pour améliorer la qualité des eaux potables d’Oued El Athmania. Les résultats obtenus montrent que tous les paramètres mesurés (turbidité, pH, MES, matière organique et l’alcalinité totale) correspondent les normes algériennes, ainsi que les agents coagulants (protéines, sucres totaux et polyphénols) éliminent les coliformes totaux avec des pourcentages très importants entre 96,42% et 100%.Par la suite, un traitement par bio-coagulation a été réalisé sur une eau synthétique pour éliminer des métaux lourds en utilisant le plan de composite centré (PCC). Les résultats obtenus montrent que la dose du coagulant et concentration initiale du métal ont été influencés sur le pourcentage d’élimination en métaux lourds, ainsi que les valeurs des R2 obtenus confirment la validité de touts les modèles mathématiques, dans cette étude, le pourcentage de réduction maximale en zinc, en cuivre, en fer et en chrome (VI) était respectivement de 83,80%; 99,98%; 98,58% et 99,97% pour Aloe vera et 99,80%; 98,96%; 98,98% et 99,96% pour Acorn. Dans cette étude, la caractérisation des bio-coagulants (DRX, FTIR et MEB,..etc) ont prouvé la présence des substances actifs responsables la coagulation à savoir les acides carboxyliques, les protéines, les amines et les amides.