Utilisation potentielle de poudre sèche de Vossia cuspidata (Roxb.) Griff. rhizomes et feuilles en assainissement au colorant bleu de méthylène

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 11073 (2023) Citer cet article

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La phytoremédiation est un procédé prometteur, rentable et écologique pour le traitement des eaux usées. Ici, les biomasses sèches de Vossia cuspidata (Roxb.) Griff. des feuilles (PL) et des rhizomes, y compris des tiges aériennes (PR), ont été utilisés pour éliminer efficacement les colorants au bleu de méthylène (MB). Il est intéressant de noter que l’efficacité de l’absorption et de l’élimination du MB par le PR était supérieure à celle du PL ; dépassant 97 et 91 % en 35 et 25 min pour 0,1 et 0,4 g/L MB, respectivement. La diffusion du MB au sein du PL et du PR était insignifiante et la cinétique d'adsorption était principalement contrôlée par l'interaction surface MB-adsorbant, comme l'approuve systématiquement le modèle cinétique de pseudo-second ordre. De plus, l’adsorption augmente rapidement avec le dosage de la plante, avec une forte dépendance à la concentration initiale de MB. De plus, l'impact de la vitesse d'agitation sur l'adsorption était mineur, mais la température a joué un rôle critique, les efficacités les plus élevées étant enregistrées à 30 et 40 °C sur PL (91,9 %) et PR (93,3 %), respectivement. Les meilleures efficacités d'élimination ont été obtenues avec PR à pH 6, mais avec PL à pH 8. L'isotherme de Temkin pourrait parfaitement simuler les données expérimentales (R2 > 0,97) ; suggérant une diminution linéaire de la chaleur d'adsorption du MB avec la couverture végétale.

Selon le Rapport mondial sur la mise en valeur des ressources en eau des Nations Unies de 2020, environ 4 milliards de personnes sont soumises à une grave pénurie physique d'eau pendant au moins 1 mois par an1,2. Ce nombre devrait augmenter rapidement avec la croissance démographique pour atteindre 10,2 milliards de personnes en 20503. Selon une autre estimation de l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO), 3,2 milliards de personnes vivent dans des zones agricoles à risque élevé à très élevé. les pénuries ou la rareté de l'eau, dont 1,2 milliard de personnes, soit environ un sixième de la population mondiale, vivent dans des zones agricoles où l'eau est gravement limitée4. Par conséquent, divers plans devraient être proposés pour assainir les eaux usées, en particulier celles provenant des stations d’épuration. La pollution de l'environnement par les colorants est un problème mondial qui nécessite plus d'attention pour un environnement sain. La pollution par les colorants a des impacts dangereux pour tous les organismes vivants et, selon l'écosystème, elle peut affecter davantage la photosynthèse et les chaînes alimentaires5. Généralement, les colorants sont extrêmement toxiques et cancérigènes, ainsi que des dégradations naturelles persistantes6. Malheureusement, ces polluants sont largement utilisés en quantités considérables dans plusieurs activités industrielles du textile, de la cosmétique, de l’alimentaire, de la pharmacie, du papier et du cuir. La production annuelle mondiale de colorants dépasse 700 000 tonnes. Environ 2 % d’entre eux sont directement rejetés par les usines de fabrication dans les effluents, et environ 10 % des colorants sont perdus au cours du processus des industries de teinture7,8,9,10. Le rejet de ces colorants dans l’écosystème entraîne des charges environnementales indésirables11,12,13,14.

Le bleu de méthylène (MB, également connu sous le nom de chlorure de méthylthioninium) est l’une des substances les plus couramment utilisées dans les industries de teinture. La présence de ce colorant même en faibles concentrations provoque une coloration indésirable de l'écosystème aquatique. L'élimination du (MB) à l'aide de certaines matières premières naturelles telles que la balle de riz, les poils et les graines de goyave a été étudiée par plusieurs groupes15,16. Cependant, la gestion de ce polluant reste une problématique croissante, nécessitant le développement de nouvelles technologies, faisant appel aux préoccupations de valorisation écologique17. Parmi les méthodes récentes de décoloration des effluents contenant des colorants, l'élimination par adsorption sur des adsorbants spécifiques est apparue très prometteuse d'un point de vue environnemental considérable18. Malgré la grande variété de absorbants dans la littérature, la biomasse dérivée de déchets agricoles ou de résidus végétaux semble très attractive pour l'adsorption des métaux lourds inorganiques émergents et des contaminants de colorants organiques19. En général, la biomasse est un biosorbant rentable, sans danger pour l’environnement et renouvelable, doté d’une teneur élevée en carbone et en cellulose et de fonctionnalités diverses20. Cette diversité est habituée à la biomasse en raison de la disponibilité de plusieurs groupes fonctionnels de surface –OH, –C=O et –COOH qui fournissent une forte tendance à l’adsorption à une grande échelle d’adsorbats21,22. Le rôle de l'activation des biosorbants et leurs applications pour assainir les eaux usées des métaux lourds et des colorants ont été récemment examinés2,19.