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Feb 18, 2024

coque de blé

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 2575 (2023) Citer cet article 1647 Accès 4 Citations 1 Détails d'Altmetric Metrics Les marées noires constituent une menace importante pour l'écosystème marin qui

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 2575 (2023) Citer cet article

1647 Accès

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Les marées noires constituent une menace importante pour l’écosystème marin qui nécessite un retrait immédiat de l’environnement océanique. De nombreuses technologies ont été utilisées pour nettoyer les marées noires. Parmi ceux-ci, l’adsorption a remporté un succès important en raison de son efficacité élevée, de sa viabilité économique, de son respect de l’environnement et de sa facilité d’application. L’utilisation de déchets agricoles pour produire des biosorbants a été considérée comme une approche écologique et efficace pour éliminer le pétrole. Ainsi, un nouvel adsorbant d'huile à faible coût a été préparé par estérification de la paille de blé (Str) avec un groupe benzoyle hydrophobe, le copolymère résultant (Str-co-Benz) a été caractérisé par FTIR, TGA, DSC et SEM et utilisé à échelle de laboratoire. Le processus de nettoyage du déversement d’hydrocarbures a été mené à l’aide d’un système pétrole brut-eau de mer naturelle dans différentes conditions d’adsorption telles que la concentration d’hydrocarbures, la dose d’adsorbant, le temps et la vitesse d’agitation. Des études d'équilibre ont été réalisées pour déterminer la capacité des matériaux préparés à adsorber le pétrole brut. Les modèles d'adsorption de Langmuir et Freundlich ont été utilisés pour décrire les isothermes expérimentaux. La fiabilité des données a été examinée et évaluée via l'application du programme de méthodologie de surface de réponse. Les résultats ont montré que l'adsorption du pétrole suivait un modèle cinétique de pseudo-second ordre et s'adaptait bien au modèle de Langmuir avec une capacité d'adsorption maximale de 10,989 et 12,786 g/g pour Str et (Str-co-Benz), respectivement. Dans l’ensemble, la balle de blé modifiée constitue une plate-forme efficace pour éliminer le pétrole des écosystèmes marins en raison de son faible coût, de sa biodégradabilité, de sa synthèse simple et de son élimination rapide. De plus, le solide obtenu peut être utilisé comme combustible dans certains processus industriels tels que les chaudières à vapeur et les incinérateurs de production de briques.

La pollution de l’environnement est l’une des préoccupations majeures qui a pris une importance considérable au cours des dernières décennies et qui est associée à des problèmes de santé, notamment la propagation de diverses maladies, telles que la typhoïde, le choléra, le cancer et l’asthme1. Les activités anthropiques ont entraîné une pollution de l'environnement dans tous les milieux (air, eau et sol). On estime que 24 % de la charge mondiale de morbidité et 23 % des décès sont dus à des facteurs environnementaux2. Les polluants environnementaux peuvent être classés en polluants physiques, biologiques et chimiques (inorganiques et organiques)3. La pollution physique telle que les radiations peut provoquer des malformations congénitales, des brûlures, certains types de leucémie, des fausses couches, des tumeurs, le cancer d'un ou plusieurs organes et des problèmes de fertilité4. Les virus, les bactéries et/ou plusieurs formes d'agents pathogènes constituent les polluants biologiques tandis que les polluants inorganiques concernent les éléments potentiellement toxiques tels que le mercure, le plomb et le cadmium. Les polluants organiques comprennent les déchets domestiques, agricoles et industriels qui nuisent à la vie et à la santé des animaux et des êtres humains5. Le pétrole est la principale ressource énergétique ainsi qu’une source importante de matières premières pour les polymères synthétiques et les produits chimiques dans le monde entier6. Les marées noires sont l’un des problèmes environnementaux les plus catastrophiques qui affectent négativement l’ensemble de l’écosystème et nuisent à l’économie des pays7. Plus de 100 millions de tonnes de pétrole par jour transitent par voie maritime, avec plus de 4 000 pétroliers représentant plus de 400 millions de tonnes de port en lourd en haute mer, mettant ainsi la vie marine et l'écosystème en danger8. En raison de catastrophes naturelles, de collisions de pétroliers, d'explosions/incendies, de dommages à la coque ou d'échouement, de pannes de pipelines, de pannes de réservoirs de stockage, d'effondrement de puits et de déversements de pétrole de guerre sur les eaux marines ou sur terre9. Le type de pétrole, les conditions de la mer et les conditions météorologiques, la saison, la durée et la quantité déversée, les caractéristiques physiques, économiques et biologiques du lieu du déversement, la taille de la zone sur laquelle le pétrole se répand et l'efficacité du nettoyage font partie des divers paramètres qui déterminent combien coûteront une marée noire et sa réponse10. Le pétrole peut avoir de graves conséquences sur tous les organismes vivants en limitant la quantité d’oxygène atteinte depuis la surface et la présence de composants hautement toxiques. De plus, les contaminants pétroliers peuvent polluer directement les sources de nourriture humaine, priver les animaux et les plantes d’aliments sains, affecter la chaîne alimentaire et gaspiller les ressources énergétiques11. Par conséquent, le développement de nouveaux matériaux pour l’élimination rapide et efficace des déversements d’hydrocarbures est obligatoire pour interdire les impacts néfastes sur les écosystèmes et la santé humaine. À cet égard, diverses technologies ont été utilisées pour le nettoyage des déversements d’hydrocarbures, notamment les techniques classiques physiques, mécaniques (écumeurs, absorbants et barrages flottants), chimiques (dispersants et solidifiants), thermiques et de bioremédiation12. Cependant, ces méthodes souffrent d’une faible efficacité de séparation, d’un coût élevé, d’une faible stabilité face aux vents et courants forts, d’une longue durée, d’une altération des plantes et animaux aquatiques et de la génération de polluants secondaires11. L'adsorption est l'une des méthodes les plus efficaces de contrôle des déversements d'hydrocarbures en raison de sa grande efficacité, de son faible coût, de sa simplicité, de son fonctionnement facile et rapide, de sa rétention dans le temps et de sa réutilisation13. De nombreux absorbants chimiquement synthétiques, tels que les éponges de mélamine, le polyéthylène et le polypropylène, ont été utilisés en raison de leur efficacité de sorption élevée. Cependant, leur coût élevé, la complexité des processus de synthèse et leur non-biodégradabilité constituent les inconvénients qui empêchent leur application durable14. Ainsi, la recherche de nouveaux absorbants recyclables économiques et respectueux de l’environnement, de nature hydrophobe/oléophile, est très importante dans le traitement des déversements d’hydrocarbures. Débarrasser l'environnement des contaminants pétroliers en utilisant des déchets cellulosiques, par exemple la balle de riz, la bagasse de canne à sucre et les déchets de papier, de manière écologique et rentable, a suscité une attention considérable ces dernières années. Ces absorbants peuvent être utilisés tels quels ou transformés en feuilles, barrages flottants, tampons, filtres et assemblages de fibres15. Les nombreux avantages des déchets cellulosiques (biodégradabilité, faible densité, renouvelabilité, faible coût et non-toxicité) ont accru la tendance à utiliser des fibres synthétiques en remplacement des fibres synthétiques dans l'environnement et le développement industriel16. De plus, les déchets solides qui en résultent peuvent être utilisés dans diverses applications, par exemple comme combustible dans certains processus industriels tels que les chaudières à vapeur et les incinérateurs de production de briques. Diverses méthodes (décoration chimique, physique et fonctionnelle des nanoparticules) ont été utilisées pour modifier la surface des fibres, améliorer la résistance au feu, l'adhésion et les propriétés hydrophobes, et transformer des fibres peu coûteuses en un matériau coûteux17. La modification physique implique un pressage ou un broyage mécanique et une liaison thermique qui n'ont aucun impact sur l'amélioration de l'hydrophobie du sorbant naturel. De plus, la décoration des nanoparticules souffre d’une faible capacité et d’un processus de préparation complexe7. La modification chimique a été réalisée par alkylation, hydroxyméthylation, estérification, acylation et autres réactions chimiques pour éliminer les constituants faibles (hémicelluloses et lignine) et ainsi améliorer les performances mécaniques et d'adsorption16. L'estérification par greffage d'un polymère sur la surface de l'adsorbant naturel est une approche très simple et rapide pour améliorer la capacité d'adsorption de l'huile7. À notre connaissance, l’utilisation du chlorure de benzoyle pour la modification de la paille de blé n’est pas adoptée. Ainsi, l’objectif principal de la présente étude était de fabriquer de nouveaux matériaux adsorbants hydrophobes et respectueux de l’environnement à base de déchets cellulosiques par un processus d’estérification en greffant de la paille de blé avec du chlorure de benzoyle pour augmenter l’affinité pour les pétroles bruts. Le sorbant préparé a été caractérisé et appliqué pour éliminer les déversements d’hydrocarbures du système pétrole/eau de mer. Les résultats de cette étude pourraient aider les décideurs à élaborer une stratégie à long terme pour protéger l’environnement d’une nouvelle détérioration et parvenir à la restauration et à la durabilité de l’environnement.