Résumé
La bagasse de canne à sucre et la racine de vétiver étudiés dans le cadre de cette recherche proviennent d'Haïti et constituent des ressources abondantes et localement disponibles à faible coût. Cette thèse a pour objectif d'étudier le potentiel d'utilisation de la bagasse et du vétiver pour le traitement d'effluents industriels chargés en polluants métalliques et en colorants, dans une démarche de recherche de procédés applicables au traitement des eaux usées dans le contexte haïtien.
La première étape consistait à préparer et à déterminer les caractéristiques physicochimiques des matériaux. En particulier, l'incubation biologique anaérobie de la bagasse a permis de doubler la surface spécifique, de réduire la concentration de carbone organique dissous (COD) de 92%, d'augmenter la concentration des fonctions carboxyliques de 600% et lactones de plus de 1100%, ainsi que la création de fonctions basiques. Tandis que les caractéristiques physicochimiques du vétiver sont demeurées quasi-inchangées.
La biosorption des ions métalliques Pb2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Ni2+, et des colorants Acid Orange 7 et Victoria Blue B a été étudiée en milieu dispersé (batch) à la fois sur les matériaux natifs et incubés. L'équilibre de biosorption des polluants métalliques est atteint au bout de 300 minutes pour les matériaux natifs et incubés. La vitesse initiale de biosorption (v0) de la bagasse incubée a augmenté de 600%, par rapport à la bagasse native, tandis que la diminution de la constante cinétique de pseudo-second ordre (k) est de l'ordre de 45% pour la bagasse et le vétiver incubés, par rapport à celle des matériaux natifs. Les modèles de Langmuir et de Freundlich ont permis une bonne description des isothermes expérimentales. L'ordre d'affinité correspond à Pb2+ > Cu2+ > Zn2+ > Cd2+ > Ni2+ pour la bagasse native et Cu2+ > Pb2+ > Ni2+ > Cd2+ > Zn2+ pour la bagasse incubée. Les capacités maximales de biosorption du cuivre sur la bagasse native et incubée varient de 0,028 à 0,12 mmol.g-1 et de 0,029 à 0,09 mmol.g-1 pour le plomb. Les capacités d'adsorption du vétiver natif et incubé vis-à-vis des ions Ni2+ et Cd2+ sont au moins deux fois plus élevées que celles de la bagasse. L'ordre de performance des quatre matériaux vis-à-vis des ions Ni2+ et Cd2+ correspond à : vétiver incubé > vétiver natif > bagasse incubée > et bagasse native en considérant les valeurs de (qm). A l'inverse des résultats obtenus pour les ions métalliques, les capacités d'adsorption des colorants sont faibles. L'échange d'ions constitue l'un des mécanismes de biosorption des ions métalliques sur la bagasse, accompagné de la chimisorption ou de la complexation.
L'un des exemples de mise en œuvre possible sur le terrain haïtien consiste à traiter les effluents chargés en métaux lourds et en pigments d'une usine de peintures de Port-au-Prince à l'aide d'un procédé à contrecourant.
