Application de la biosorption et la biocoagulation pour l'élimination d'un colorant en phase aqueuse

Abstract

Cette étude s’inscrit dans le cadre de la recherche de solutions écologiques et efficaces pour le traitement des eaux contaminées par les colorants industriels. L’attention a été portée sur l’élimination du bleu de méthylène, un colorant cationique largement utilisé dans l’industrie textile, connu pour sa stabilité chimique et sa résistance à la biodégradation. Pour atteindre cet objectif, les pelures de pomme de terre ont été utilisées comme matériau naturel actif dans deux procédés biologiques : la bio sorption et la bio coagulation. La matière a été préparée par séchage et broyage des pelures, puis testée dans des solutions contaminées par le bleu de méthylène sous différentes conditions (concentration, pH, quantité de biomatériau...). Une série d’expériences en laboratoire a permis d’évaluer l’efficacité de chaque méthode en mesurant la turbidité et l’absorbance. L’effet de plusieurs paramètres opératoires a été étudié, notamment le pH, la concentration initiale du colorant et la quantité de pelures de pomme de terre utilisée. Les résultats ont montré que les deux méthodes sont efficaces pour éliminer le bleu de méthylène, mais que la bio coagulation s’est révélée plus performante que la bio sorption, cette dernière donnant de bons résultats mais inférieurs de manière relative. Cette différence est attribuée à l’action combinée des polymères naturels présents dans les pelures de pomme de terre, qui favorisent l’agrégation des particules colorées en flocs facilement séparables. Cette étude met ainsi en évidence le potentiel de valorisation des déchets agricoles locaux, tels que les pelures de pomme de terre, en tant que matériaux de traitement efficaces, contribuant à la réduction de la pollution et à la promotion d’une économie circulaire durable. Dans des conditions optimisées, la concentration optimale du bio coagulant a été déterminée à 0,5 g/L, ce qui a permis de faire passer la turbidité de 115 NTU avant traitement à 29 NTU après traitement. En ce qui concerne le bleu de méthylène, la concentration optimale a été fixée à 0,025 g/L ; dans ces conditions, la turbidité a été réduite de 113 NTU à seulement 2,7 NTU, et ce à un pH de 11. Ces résultats témoignent d’une efficacité remarquable du procédé de bio coagulation dans l’élimination du colorant et l’amélioration de la qualité de l’eau.

تندرج هذه الدراسة ضمن إطار البحث عن حلول بيئية وفعالة لمعالجة المياه الملوثة بالأصباغ الصناعية. وقد تم التركيز على إزالة صبغة الميثيلين الأزرق، وهي صبغة كاتيونية تُستخدم على نطاق واسع في صناعة النسيج، وتُعرف بثباتها الكيميائي ومقاومتها للتحلل الحيوي. ولتحقيق هذا الهدف، تم استخدام قشور البطاطا كمادة طبيعية نشطة في عمليتين بيولوجيتين: الامتزاز الحيوي والتخثر الحيوي. وقد تم تحضير المادة عن طريق تجفيف القشور وطحنها، ثم اختبارها في محاليل ملوثة بصبغة الميثيلين الأزرق تحت ظروف مختلفة (التركيز، الرقم الهيدروجيني، كمية المادة الحيوية...). سمحت سلسلة من التجارب المخبرية بتقييم فعالية كل طريقة من خلال قياس العكارة والامتصاصية. تم دراسة تأثير عدة عوامل تشغيلية، مثل الرقم الهيدروجيني، التركيز الابتدائي للصبغة، وكمية قشور البطاطا المستخدمة. أظهرت النتائج أن الطريقتين فعالتان في إزالة الميثيلين الأزرق، إلا أن التخثر الحيوي أثبت أداءً أفضل مقارنة بالامتزاز الحيوي، حيث قدمت هذه الأخيرة نتائج جيدة لكنها أقل نسبيًا. ويُعزى هذا الفرق إلى التأثير المشترك للبوليمرات الطبيعية الموجودة في قشور البطاطا، والتي تُعزز تجميع الجزيئات الملونة في كتل (flocs) يسهل فصلها. تُبرز هذه الدراسة بالتالي الإمكانيات الكبيرة في تثمين النفايات الزراعية المحلية، مثل قشور البطاطا، كمكونات فعالة في معالجة المياه، مما يُساهم في الحد من التلوث وتعزيز الاقتصاد الدائري المستدام.

This study is part of the search for ecological and effective solutions for the treatment of water contaminated by industrial dyes. The focus was placed on the removal of methylene blue, a cationic dye widely used in the textile industry, known for its chemical stability and resistance to biodegradation. To achieve this goal, potato peels were used as a natural active material in two biological processes: bio sorption and bio coagulation. The material was prepared by drying and grinding the peels, then tested in solutions contaminated with methylene blue under various conditions (concentration, pH, amount of biomaterial, etc.). A series of laboratory experiments was conducted to evaluate the efficiency of each method by measuring turbidity and absorbance. The effect of several operational parameters was studied, including pH, initial dye concentration, and the quantity of potato peels used. The results showed that both methods were effective in removing methylene blue, but bio coagulation proved to be more efficient than bio sorption, which yielded good but relatively lower results. This difference is attributed to the combined action of natural polymers present in potato peels, which promote the aggregation of dye particles into easily separable flocks. This study thus highlights the potential for valorising local agricultural waste, such as potato peels, as effective treatment materials, contributing to pollution reduction and the promotion of a sustainable circular economy.