Complexation du zinc, du cuivre et du manganèse par du chanvre : efficacité chimique et impact écotoxicologique

Abstract

Dans cette étude, deux matériaux de chanvre ont été utilisés pour complexer trois métaux (cuivre [Cu], manganèse [Mn], zinc [Zn]) présents en solution monocontaminée ou en mélange ternaire en utilisant une méthode batch. Les matériaux utilisés sont une feutrine de chanvre brut (notée Hemp1) et une feutrine modifiée chimiquement (Hemp2A) afin de lui conférer des propriétés d’échange d’ions. Pour ce faire, Hemp1 a été enrobé par un polymère de maltodextrine réticulée par l’acide 1,2,3,4-tétracarboxylique. Les performances en termes d’abattement de ces deux matériaux ont été comparées en faisant varier différents paramètres du batch tels que le temps de contact, la concentration métallique initiale, le pH initial et la force ionique de la solution. Les résultats ont montré que les cinétiques étaient rapides (10 minutes pour Hemp1 et 45 minutes pour Hemp2A pour atteindre l’équilibre) et indépendantes du type de solution étudiée. Les performances sont également indépendantes du pH, entre 4 et 6, mais dépendantes de la concentration initiale à partir de 25 mg/l et de la force ionique de la solution. L’ordre d’abattement obtenu, à savoir Cu > Zn > Mn, est le même quels que soient les solutions et le matériau utilisés. Le chanvre modifié est beaucoup plus efficace pour éliminer les métaux, ce qui peut s’expliquer par la présence des groupes carboxylates favorisant un mécanisme de chimisorption. Des tests préliminaires réalisés sur deux effluents d’une usine métallurgique ont montré que les chanvres sont efficaces pour éliminer à la fois la pollution métallique et la charge organique présente dans ces effluents. Afin d’évaluer l’intérêt du procédé en matière d’efficacité environnementale, nous avons utilisé les bio-indicateurs Daphnia magna et Lactuca sativa. Du fait de leur composition chimique, les rejets industriels ont un impact significatif sur ces bio-indicateurs alors que la toxicité de ces mêmes rejets traités par les feutrines de chanvre diminue fortement.