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Jun 15, 2023

Coquille d'œuf de déchets d'ingénierie très efficace

Scientific Reports volume 12, Numéro d'article : 9676 (2022) Citer cet article 1598 Accès 5 Citations 2 Détails des métriques Altmetric La gestion durable des déchets et de l'eau est un élément clé du

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 9676 (2022) Citer cet article

1598 Accès

5 citations

2 Altmétrique

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La gestion durable des déchets et de l’eau est un élément clé de la nouvelle politique de l’UE en matière d’économie circulaire. Des méthodes de traitement de l'eau simples, performantes et peu coûteuses basées sur la réutilisation des déchets sont des conditions préalables à la santé humaine, au développement durable et à la dépollution de l'environnement. La conception d’absorbants performants et rentables représente un enjeu d’actualité dans le traitement des eaux usées. Cette étude visait à étudier le développement d'un adsorbant nouvellement conçu en fonctionnalisant deux types différents de déchets (industriels et alimentaires) avec des nanoparticules magnétiques en tant que matériau respectueux de l'environnement, hautement efficace et bon marché pour l'élimination du cadmium des solutions aqueuses. Cet adsorbant nano-ingénierie (EFM) dérivé de déchets de coquilles d’œufs et de cendres volantes a été utilisé pour éliminer le cadmium de la solution aqueuse. L'analyse SEM a démontré que les nanoparticules de magnétite ont été chargées avec succès avec chaque déchet. De plus, on a obtenu une double fonctionnalisation des particules de coquille d’œuf avec des particules de cendres et de magnétite. En conséquence, la surface de l’EFM a considérablement augmenté, comme le confirme BET. Une caractérisation complète (BET, FT-IR, SEM, XRD et TGA) a été réalisée pour étudier les propriétés de cet adsorbant nouvellement conçu. Des expériences par lots ont été menées pour étudier l'influence de différents paramètres de réaction : température, pH, temps de contact, dosage de l'adsorbant, concentration initiale. Les résultats ont montré que l'adsorption du cadmium atteignait l'équilibre en 120 minutes, à pH 6,5, pour 0,25 g d'adsorbant. L'efficacité maximale était de 99,9 %. La recherche sur les isothermes d'adsorption a montré que l'adsorption de Cd2+ adaptée au modèle de Freundlich indiquait un processus d'adsorption à couches multimoléculaires. De plus, l'étude thermodynamique (ΔG < 0, ΔH > 0 ; ΔS > 0) montre que l'adsorption du cadmium est un processus spontané et endothermique. L'étude cinétique de l'adsorbant a été décrite avec le modèle de pseudo-second ordre indiquant un mécanisme de chimisorption. Les résultats de désorption ont montré que l’adsorbant nano-ingénierie (EFM) peut être réutilisé. Ces données ont confirmé la possibilité d'enrichir les connaissances théoriques pertinentes dans le domaine de la valorisation des déchets pour obtenir de nouveaux adsorbants, performants et peu coûteux pour l'assainissement des eaux usées.

La pollution de l’eau, corroborée par le problème de la pénurie d’eau, est devenue une préoccupation majeure non seulement en Europe mais aussi dans le monde entier. Il est bien connu que les plus gros consommateurs d’eau sont enregistrés dans l’industrie et l’agriculture. Dans les prochaines années, on prévoit une croissance exponentielle de la consommation d'eau dans ces secteurs économiques, ce qui nuira à la qualité et aux réserves d'eau douce. À cet égard, l’économie mondiale émergente impose impérativement une nouvelle stratégie pour la transformation complète de l’économie linéaire actuelle vers un concept complètement nouveau basé sur la préservation et la régénération du capital naturel. La dernière politique de l'UE en matière d'économie circulaire a imposé une approche stratégique complètement différente permettant le développement de méthodes et de technologies innovantes et hautement efficaces conçues pour garantir la réalisation des principaux objectifs européens : (1) la sécurité économique et énergétique ; (2) une compétitivité accrue ; (3) gestion durable des ressources et des déchets1,2,3.

La gestion durable de l’eau constituera un défi permanent en particulier, en raison de plusieurs facteurs, notamment la tendance croissante de la population mondiale, la pollution, l’épuisement des ressources en eau et, enfin et surtout, la demande croissante de nourriture, de bioénergie et d’eau potable à l’échelle mondiale1,2.

Par conséquent, des mesures rapides et efficaces sont nécessaires pour éliminer les polluants et décontaminer la source de polluants1,2,3.

Il existe plusieurs catégories de contaminants dans les eaux usées industrielles : métaux lourds, composés organiques (colorants, produits pharmaceutiques, tensioactifs, phénols, pesticides, hydrocarbures, composés halogénés, etc.), matières en suspension, autres. Les métaux lourds (Cd, Cu, Hg, Pb, Ni, Zn, As) représentent l'un des types de polluants de l'eau les plus fréquents et les plus dangereux en raison de leur haute toxicité pour la santé humaine et de leur impact négatif sur les biosystèmes. Bien que les eaux usées industrielles contaminées par des métaux lourds constituent un problème relativement courant à l’heure actuelle, il est impératif de les traiter pour éviter des problèmes écologiques extrêmement graves à long terme4,5,6,7,8.