Adsorption des éléments traces métalliques par les écorces forestières, un co-produit de la filière bois : optimisation des propriétés par modifications induites par voies chimique et biologique

par Cédric Astier

Thèse de doctorat en Chimie appliquée. Chimie des substances naturelles

Sous la direction de Vincent Gloaguen et de Céline Faugeron.

Soutenue en 2010

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Sapin de douglas
• Modèle de Langmuir
• Biosorption
• Sapins -- Écorces
• Adsorption
• Phytorestauration

Résumé

Les écorces de sapin de Douglas sont utilisées comme biosorbant. Les isothermes d'adsorption et leur traduction par le modèle de Langmuir conduisent pour des écorces brutes à des valeurs de capacité d'adsorption maximale (qmax) de 0,242 et 0,199 méq. G-1 et d'affinité (b) de 4,8 et 2,6 L. Méq-1 pour les cations PbII et CdII respectivement. Ensuite, les écorces sont modifiées par voie chimique par oxydations contrôlées ou greffages covalents après amination réductrice en présence d'hydrolysats d'homogalacturonane et de iotacarraghénane. Ces modifications induisent une évolution significative des valeurs de qmax et de b qui est interprétée selon la théorie HSAB. Enfin, la modification des écorces est induite par voie biologique. La croissance de sapins de Douglas, cultivés sous serre sur sol contaminé en Cd, conduit à une évolution significative de la composition chimique des écorces dont les capacités d'adsorption en PbII et CdII sont, dans ce cas, diminuées.

Titre traduit

Heavy metals adsorption by sawmill barks, a by-product from the timber industry : optimization of properties by chemical and biological modifications

Résumé

Douglas fir barks have been used as biosorbent. We conducted equilibrium studies of heavy metal ion adsorption by crude bark; the results, interpreted as Langmuir isotherms led to maximum adsorption capacities (qmax) of 0. 242 and 0. 199 J meq. G-1 and affinities (b) of 4. 8 and 2. 6 L. Meq-1 for PbII and CdII respectively. Then, barks were chemically modified by controlled oxidations or covalent grafting after reductive amination in the presence of homogalacturonan and iotacarraghenan hydrolysates. These modifications induced significant changes in both qmax and b which were explained according to the HSAB theory. Finally, barks were biologically modified by growing Douglas fir in greenhouse on a cadmium-contaminated soil. We showed that the presence of this pollutant induced significant changes in the chemical composition of bark which suffered decreases in adsorption capacities for PbII and CdII.