Valorisation de la biomasse contaminée par des métaux lourds en hydrochar pour l’adsorption des micropolluants et du CO2

La gestion efficace de la biomasse lignocellulosique contaminée par des métaux lourds constitue une préoccupation majeure, en particulier dans un contexte où les technologies de la bioremédiation tendent à se développer à grande échelle. Dans le cadre de l’économie circulaire, qui promeut la transformation des déchets en ressources valorisables, il devient essentiel de mettre au point des approches à la fois respectueuses de l’environnement et peu énergivores pour traiter ces biomasses contaminées. Dans cette optique, la carbonisation hydrothermale constitue un procédé de conversion thermochimique prometteur pour transformer une biomasse contaminée en un matériau fonctionnel. Les deux objectifs phares de cette thèse sont, d’une part, la valorisation d’une biomasse contaminée par des métaux lourds en hydrochar, et d’autre part, l’évaluation de son potentiel dans des applications de remédiation environnementale, en s’apparentant à la démarche de l’économie circulaire. En premier lieu, nous avons évalué la faisabilité de convertir la biomasse contaminée par le cuivre en un hydrochar fonctionnel en utilisant la carbonisation hydrothermale. Ce procédé a ainsi permis une immobilisation efficace du cuivre au sein du matériau obtenu. À l’aide d’un plan d’expérience, nous avons optimisé les paramètres de la carbonisation hydrothermale, afin d’amender les propriétés physico-chimiques de l’hydrochar. Les résultats ont montré que les hydrochars riches en cuivre présentent une structure mésoporeuse et que la température hydrothermale influence la structure cristalline du cuivre immobilisé dans l’hydrochar. Quant au volet de l’adsorption, l’hydrochar enrichi en cuivre s’est révélé efficace pour l’élimination du 2-nitrophénol en solution aqueuse. Par souci de faciliter sa manipulation, nous avons encapsulé l’hydrochar enrichi en cuivre dans une matrice d’alginate. Nous avons ensuite évalué les billes composites alginate-hydrochar pour l’adsorption du 2-nitrophénol en systèmes batch et continu. La performance des billes composites en lit fixe a été étudiée faisant varier trois paramètres, à savoir le débit volumétrique, la hauteur du lit fixe et la concentration initiale du micropolluant. Les billes alginate-hydrochar ont ainsi démontré une efficacité importante au cours de plusieurs cycles de régénération, orientant ce composite vers des applications destinées au traitement tertiaire des eaux industrielles contenant des micropolluants. Un troisième volet de cette thèse a porté sur l’application de l’hydrochar enrichi en cuivre, sans activation ni fonctionnalisation, pour l’adsorption du CO2. Bien que la surface spécifique du matériau soit relativement modeste, l’hydrochar riche en cuivre présente néanmoins une affinité notable pour l’adsorption du CO2. Cette étude met en lumière l’intérêt de développer des hydrochars issus des biomasses contaminées comme adsorbants potentiels du CO2. En somme, ce projet de recherche présente l’intérêt de la conversion thermochimique de la biomasse contaminée par des métaux lourds en hydrochars multifonctionnels, conciliant immobilisation des métaux, dépollution des milieux et valorisation dans une perspective d’économie circulaire. Ces travaux ouvrent une voie prometteuse pour une gestion durable des biomasses contaminées et leur intégration dans des stratégies environnementales innovantes.

Name thesis:degree_name

Ph. D.

Level thesis:degree_level

Doctorat

Discipline thesis:degree_discipline

Génie chimique

Grantor dc:publisher

Université de Sherbrooke

Year dc:date.issued

2025

Author dc:creator

• Allouss, Dalia

Advisors dc:contributor.advisor

• Achouri, Esma Ines
• Abatzoglou, Nicolas

• Gestion des déchets
• Biomasse contaminée
• Carbonisation hydrothermale
• Hydrochar
• Immobilisation des métaux
• Adsorption
• Waste management
• Contaminated biomass
• Hydrothermal carbonization
• Metal immobilization

Language dc:language.iso

fr, en

DOI

https://doi.org/10.71892/11143/1497

OAI identifier oai:identifier

oai:usherbrooke.scholaris.ca:11143/24216