Soutenance de thèse "Elaboration de matériaux composites bifonctionnels charbon actif-TiO2 à partir des ressources végétales tropicales pour des applications de traitement de l’eau par voie solaire" par Cédric Telegang Chekem

Ce travail de thèse, dirigé par Monsieur Vincent Goetz (PROMES-CNRS) et Monsieur Joël Blin (Cirad/2iE) et encadré par Monsieur Yohan Richardson (2iE), a été mené au travers une cotutelle entre les écoles Doctorale Energie et Environnement ED 305 (Perpignan) et 2iE (Ouagadougou).

Résumé

La double fonction adsorption-photodégradation des composites CA-TiO₂ vis-à-vis des polluants biorécalcitrants est une alternative prometteuse pour le traitement de l’eau par voie solaire. Dans ce travail, des composites CA-TiO₂ sont élaborés suivants trois méthodes simples basées sur l’utilisation des biomasses trouvées dans la sous région ensoleillée de l’Afrique subsaharienne.

Les charbons actifs (CA) obtenus après pyrolyse des biomasses développent une structure poreuse qui se modifie ensuite en fonction de la voie de fixation des nanoparticules TiO₂ (NPs-TiO₂) pour l’obtention des composites. Parmi les trois voies de fixation du TiO₂, l’imprégnation du CA avec le sol de NPs-TiO₂ préformées conduit à des matériaux (CAT.SX) avec du TiO₂ déposé de façon homogène à la "surface externe" du CA. Cette microtexture permet un meilleur couplage des propriétés adsorption-photodégradation, favorables aux performances de dépollution évaluées à l’échelle de laboratoire sur des solutions de phénol à 100 mg.L^-1. Le réseau pores/surface spécifique est moins développé sur les composites obtenus par fixation in situ des NPs-TiO₂ sur du CA imprégné de gel de TiO₂ (CAT.GX), ou par pyrolyse directe de biomasse pré-imprégnée de NPs-TiO₂ (CAT.SBX) ; ce qui explique les performances de dépollution moins élevées enregistrées pour ces deux dernières familles de catalyseurs. Les cinétiques d’élimination du polluant obtenues après plusieurs cycles successifs d’utilisation des catalyseurs CAT.SX ont été correctement simulées avec un modèle dont le formalisme tient compte de la double fonctionnalité des catalyseurs. Ce modèle permet d’envisager le dimensionnement d’installations solaires en condition réelle d’utilisation de ces nouveaux catalyseurs.

Les résultats de ce travail permettent d’entrevoir des techniques robustes, flexibles et peu couteuses de traitement de l’eau dans les régions tropicales, dotées d’un fort potentiel solaire.

Composition du jury

Présidente

• Yvonne BONZI, Université de Ouaga 1, Burkina Faso

Rapporteurs

• Patrick DROGUI, Institut National de Recherche Scientifique (INRS) du Québec, Canada
• Serge CHIRON, IRD, Montpellier, France

Examinateur

• Vincent GOETZ, PROMES-CNRS, France