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1 - CONTEXTE

2 - PRÉPARATION, PROPRIÉTÉS ET PRINCIPALES APPLICATIONS DU CHITOSANE

3 - TRAITEMENT DES EAUX PAR DU CHITOSANE

4 - MÉCANISMES D’INTERACTIONS POLLUANT-CHITOSANE

5 - QUESTIONS ET PERSPECTIVES

6 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : RE126 v2

Questions et perspectives
Traitement des eaux par du chitosane : intérêts et méthodes

Auteur(s) : Grégorio CRINI, Pierre-Marie BADOT, Nadia MORIN-CRINI

Date de publication : 10 févr. 2019

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RÉSUMÉ

Les produits chimiques utilisés dans les procédés physico-chimiques et biologiques de traitement des eaux usées posent des problèmes environnementaux et de santé. Le chitosane, biopolymère qui apparaît comme une alternative efficace et écoresponsable, fait l’objet de cet article. Cette substance est devenue un acteur du traitement des eaux. Son utilisation dans les domaines de la coagulation/floculation, l’adsorption et de l’ultrafiltration assistée est abordée. Les mécanismes d’interaction contaminants-chitosane sont ensuite décrits, avant de conclure sur les questions pendantes et perspectives relatives à ce matériau.

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ABSTRACT

Water treatment by chitosan: Interests and methods

The chemical products used in physico-chemical and biological processes to treat waste waters raise environmental and health issues. The chitosan, a biopolymer which is considered as an eco-friendly and efficient alternative of biological origin is the subject of this article. The chitosan has become an actor in water treatment. Its use in coagulation/flocculation, adsorption and chitosan-assisted ultrafiltration processes is given. The contaminants-chitosan interaction mechanisms are then presented and the article concludes with the main issues and prospects of this material.

Auteur(s)

  • Grégorio CRINI : Ingénieur d’études, habilité à diriger des recherches - UMR 6249 Chrono-environnement, université Bourgogne Franche-Comté, Besançon, France

  • Pierre-Marie BADOT : Professeur des universités - UMR 6249 Chrono-environnement, université Bourgogne Franche-Comté, Besançon, France

  • Nadia MORIN-CRINI : Ingénieure de recherches, habilitée à diriger des recherches - UMR 6249 Chrono-environnement, université Bourgogne Franche-Comté, Besançon, France -  : Cet article est la version actualisée de l’article [RE 126] intitulé « Traitement des eaux par du chitosane : intérêts, méthodes et perspectives » rédigé par Grégorio CRINI, Pierre-Marie BADOT, Nadia MORIN-CRINI et paru en 2009.

INTRODUCTION

Les procédés physico-chimiques et biologiques de traitement des eaux usées utilisant des produits chimiques conventionnels tels que les formulations métalliques à base d’aluminium ou de fer et les polymères organiques à base d’acrylamide sont certes efficaces et viables économiquement mais ils posent de sérieux problèmes environnementaux et de santé. À l’heure où la demande du public en matière de produits renouvelables, biodégradables et sans impact croît avec la sensibilisation à la protection de l’environnement, les matériaux d’origine biologique comme le chitosane apparaissent porteurs de solutions alternatives et innovantes. Cet aminopolysaccharide possède un fort potentiel dans le traitement des eaux en raison de sa nature biologique, de sa provenance (obtenu principalement à partir de déchets de l’industrie de la pêche), de sa non-toxicité, de son caractère polycationique qui le distingue des autres polysaccharides et polymères naturels, et de sa versatilité technologique. Ce biopolymère suscite en effet un intérêt croissant depuis les années 2000 pour récupérer et éliminer des contaminants présents dans les effluents industriels en raison de son large domaine d’applications. Cet article fait le point sur l’utilisation du chitosane dans des procédés d’adsorption, de coagulation/floculation et d’ultrafiltration membranaire.

Points clés

Domaine : Traitement et ingénierie des eaux usées

Degré de diffusion de la technologie : Émergence

Technologies impliquées : filtration, adsorption, échange d’ions

Domaines d’application : eaux industrielles, eaux papetières, eaux de station d’épuration

Principaux acteurs français :

  • Pôles de compétitivité : écotechnologies, Aqua-valley, Dream, Hydreos

  • Centres de compétence : Office international de l’eau

  • Industriels : France chitine

Autres acteurs dans le monde :

European Chitin Society http://www.euchis.org

Neweaver https://lafabrique-france.aviva.com

SFly Greentech http://www.sflyproteins.fr

Chitosanlab Vegan https://chitosanlab.com

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KEYWORDS

wastewater   |   treatment   |   chitosan   |   contaminants

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-re126

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5. Questions et perspectives

Le chitosane est une substance d’intérêt pour le traitement des eaux usées. C’est, en effet, une substance naturelle, écologiquement intéressante et relativement bon marché (pour des applications dans ce domaine). C’est également un polyélectrolyte linéaire à structure chimique flexible et très réactive à fort potentiel de fixation dû à sa polycationicité et à sa forte densité de charges. Ce biopolymère a fait l’objet de nombreux dépôts de brevets et continue à donner lieu à de nombreuses recherches académiques.

Bien qu’utilisé commercialement dans le traitement des eaux potables (dessalement) et de piscines, et malgré les nombreux adsorbants à base de chitosane préparés et décrits dans la littérature et son utilisation reconnue comme agent coagulant ou polyélectrolyte dans les procédés UFAC, le chitosane peine, néanmoins, à trouver des applications dans le traitement des eaux usées à l’échelle industrielle. Plusieurs raisons peuvent être évoquées :

  • les procédures de production du chitosane nécessitent d’être standardisées pour obtenir un produit physiquement et chimiquement constant ;

  • les propriétés de chélation et d’adsorption dépendent notamment de la source de chitine (la qualité de la chitine commerciale n’est pas constante) ;

  • les chaînes macromoléculaires de chitosane sont difficilement contrôlables en termes de DA et de MM ;

  • les performances de rétention des polluants dépendent de nombreux paramètres liés à la structure du chitosane (DA, MM, pureté, cristallinité, type de particule…) et aux conditions de la solution (qu’il faut maîtriser en termes de viscosité, pH…) ;

    Nota :

    degré de d’acétylation (DA).

  • le chitosane est un matériau non poreux ayant une faible surface spécifique (paramètre important dans les procédés d’adsorption), qu’il faut donc modifier ;

  • pour avoir une efficacité optimale, le chitosane nécessite des modifications physiques et chimiques (par exemple, pour élargir sa plage de pH, il faut le modifier) ;

  • la multitude de brevets déposés restreint le champ d’application et la libre exploitation des procédés.

Néanmoins,...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BOEGLIN (J.C.) -   Lutte contre la pollution de l’eau – Inventaire des traitements.  -  [G 1 250]. Base documentaire Environnement (1999).

  • (2) - BOEGLIN (J.C.) -   Traitements physico-chimiques de la pollution insoluble.  -  [G 1 250]. Base documentaire Environnement (2002).

  • (3) - BOEGLIN (J.C.) -   Traitements physico-chimiques de la pollution soluble.  -  [G 1 271]. Base documentaire Environnement (2002).

  • (4) - SUN (L.M.), MEUNIER (F.) -   Adsorption – Aspects théoriques.  -  [J 2 730]. Base documentaire Opérations unitaires Génie de la réaction chimique (2003).

  • (5) - ZOULALIAN (A.) -   Particules poreuses interactives – Interactions physiques d’adsorption.  -  [J 1 092]. Base documentaire Opérations unitaires Génie de la réaction chimique (2006).

  • ...

1 Événements

Salon Pollutec – Salon des acteurs de l’environnement et de l’énergie :

http://www.pollutec.com

Colloque national Eau et changement climatique – Agence de l’eau, Lyon – 15-11-2018 :

http://www.eaurmc.fr

HAUT DE PAGE

2 Réglementation

Directive 2000/60/CE établissant un cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l’eau (JO des Communautés européennes, L. 327 du 22.12.2000, p. 1).

Directive 2006/118/CE sur la protection des eaux souterraines contre la pollution et la détérioration (JO des Communautés européennes, L. 372 du 12.12.2006, p. 19).

Article R. 1321-48 du code de la santé publique. Toute personne responsable de la mise sur le marché d’un matériau ou d’un objet doit donc : i) proposer des matériaux et objets respectant les dispositions spécifiques fixées par la réglementation pour le groupe de matériaux et objets auquel il appartient : ii) s’assurer, préalablement à la mise sur le marché, du respect des dispositions spécifiques le concernant ; iii) tenir à disposition, de...

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