Caractérisation physico-chimique des margines

Caractérisation physico-chimique des margines

Impact des margines sur l’environnement

Les margines, effluents d’extraction de l’huile d’olive, posent de sérieux problèmes de pollution par leur concentration élevée en matières organiques et en poly phénols. Des études de toxicité et de biodégradabilité ont montré que les composés phénoliques qui sont de nature humiques, sont responsables de la coloration noire très peu toxiques et difficilement biodégradables par contre, les composés tanniques sont très toxiques mais biodégradables. En effet, le rejet des margines reste jusqu’à présent un problème écologique prépondérant Ainsi qu’un redoutable souci pour les pays producteurs d’huile d’olive où de larges volumes sont produits dans des intervalles de temps très brefs s’étendant de Novembre jusqu’à Avril. L’absence de méthodes de traitement adaptées pousse les propriétaires d’huileries à rejeter ces eaux dans la nature sans aucun contrôle (Fiorentino et al., 2003). 1. Pollution des eaux Les margines sont rejetées le plus souvent dans des récepteurs naturels, des cours d’eau, sans aucun contrôle préalable et nuisent fortement à la qualité de ces eaux de surfaces; la très forte charge en matières organiques empêche ces eaux de s’auto-épurer et la pollution peut s’étendre sur de très longues distances (Mébirouk et al., 2002). La coloration des eaux naturelles due aux tannins est l’un des effets les plus visibles de la pollution. De plus, la teneur élevée en sucres réducteurs provoque la prolifération des microorganismes qui y profitent comme substrat, ceci diminue la disponibilité de l’oxygène dans l’écosystème aquatique, de même que l’accumulation du phosphore provoque l’eutrophisation des eaux (Lacomelli, 2000). En outre, l’épandage des margines, très riches en éléments azotées, peut causer la pollution des nappes souterraines situées dans la zone ou à proximité du site d’épandage et souiller la qualité de l’eau potable ; or dans le bassin méditerranéen, les ressources en eau sont rares et leur préservation, tant que quantitativement que qualitativement est capitale. Ensuite, Les lipides présents dans les margines forment un film imperméable à la surface des rivières et ses bords empêchent la pénétration de la lumière et l’oxygène (Benyahia et Zein, 2003). 2. Pollution des sols Les composés phénoliques, les acides organiques, le pigment et la haute salinité (conductivité élevée) peuvent causer des effets phytotoxiques sur les oliviers (F.A.O, 1983). Ils provoquent une diminution de la matière sèche en diminuant la disponibilité de l’azote, en plus de leur toxicité pour certains micro- organismes. Les acides, les éléments minéraux et les substances organiques aboutissent à une destruction de la capacité d’échange cationique du sol (CEC), par la suite, une augmentation de la stérilité du sol. qui augmente suite à l’action altérante des acides, des minéraux et des composés organiques (Filidei et al., 2003). La forte acidité des margines a un impact négatif sur le sol et ses constituants. La microflore Bactérienne du sol peut être détruite suite à l’acidification du milieu. Par ailleurs le caractère visqueux des margines entraîne la formation d’un dépôt huileux qui provoque L’imperméabilisation du sol dans un premier lieu et son asphyxie par la suite (Cadillon 1991). Pollution d’air et du paysage Les fortes teneurs en sels des eaux de végétation, leur forte charge et leur acidité sursaturent le milieu récepteur et provoquent des conditions d’anaérobioses propices aux dégagements d’odeurs désagréables liées à la formation d’acide H2S lors du processus de fermentation. Les odeurs encombrent fortement les bordiers du cours d’eau (Manahan, 1994).

Traitement des margines

Jusqu’à maintenant, le traitement des margines constitue un problème complexe vue la qualité et la quantité des substances chimiques qu’elles renferment. Donc, l’application d’un traitement simple s’avère insuffisant (Ranalli, 1991a ; Hamdi, 1993a). Plusieurs systèmes d’épuration des margines sont cités dans la littérature. Les procédés de traitement dont nous avons pris connaissance sont multiples. Toutefois, les procédés de traitement envisageables pour l’élimination de la charge polluante des margines peuvent être classés selon trois catégories : procédés physiques, procédés chimiques, procédés biologiques. Le choix du système de traitement approprié est lié à plusieurs facteurs locaux, à savoir le système utilisé pour l’extraction d’huile, la possibilité de stockage et le rapport entre la charge produite par les huileries et la population locale (Francesco, 1993). 1. Procédés physiques Les méthodes de traitement physique des margines restent des opérations de séparation de matières minérales et organiques solubles et insolubles de leur phase aqueuse. 1.1 Processus thermiques 1. 1. 1Distillation La technique adoptée est la distillation étagée avec une circulation naturelle pour les deux premiers étages et une circulation forcée pour le troisième. Le taux de dégradation pour les trois étages est de 90% de DCO. Cependant, le distillat est d’une DCO de 10 g d’O2/1 et le condensât contient des concentrations appréciables en composés volatiles. Par conséquent, un traitement complémentaire est nécessaire au distillat avant son rejet ou sa réutilisation en irrigation ONAS en 1977). Incinération Ce procédé permet d’évaporer au début la phase aqueuse des margines et de brûler ensuite les matières organiques. Ces dernières forment le pouvoir calorifique et cèdent ainsi la chaleur nécessaire à l’incinération. Les margines sont introduites dans un four où elles seront évaporées et le résidu solide sera transformé en cendres avec production de chaleur. L’énergie nécessaire au système est obtenue par combustion de grignon (Ranalli, 1991b). Un système d’incinération a été conçu en 1981 en Italie impliquant la construction d’une usine modulaire pour traiter les margines (Baccioni, 1981). Celles-ci subissent une centrifugation, puis une incinération par des échanges thermiques à haute température s’élevant jusqu’à 750-850°C. 1.2 Techniques membranaires Les margines peuvent être aussi traitées par des méthodes membranaires. Ces processus se basent sur l’utilisation de membranes de filtration qui permettent la séparation des substances dissoutes selon la taille des particules. 1.2. 1 Ultrafiltration Ce procédé repose sur la filtration à travers une membrane permettant la rétention des macromolécules de masse moléculaire supérieure à 500 g/mol. La séparation se fait sous l’effet d’un gradient de pression de 3 à 10 bars. C’est une technique qui est actuellement appliquée à l’échelle industrielle pour le traitement des eaux de végétation. Les tests d’ultrafiltration ont donné un liquide limpide (Reimers, 1983 ; Renzo et Amirante, 1988 ; Ranalli, 1991a). 1.2.2 Osmose inverse L’osmose inverse permet de séparer une solution en deux phases : l’une concentrée et l’autre diluée sous une pression allant jusqu’à 80 bar. Des essais de traitement des margines ont été réalisés par cette technique (Reimers, 1983 ; Renzo et Amirante, 1988), les margines obtenues étaient incolores (Ranalli, 1991a). Bien que le problème de traitement des margines soit partiellement résolu par les procédés physiques, certains inconvénients peuvent limiter leur utilisation; notamment l’apparition d’une forte pollution solide à la fin de cette opération et le coût élevé des installations.

Table des matières

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Introduction Générale
Objectifs :
Partie I : Revue Bibliographique
A) Margines
I) Caractérisation physico-chimique des margines
1. Les procédés de production de l’huile d’olive et les sous-produits associés
2. Propriétés physico-chimiques
3. Caractérisation microbiologique des margines
II) Impact des margines sur l’environnement
1. La Pollution des eaux
2. La Pollution des sols
3. La Pollution d’air et du paysage
III) Traitement des margines
1. Procédés physiques
2. Procédés chimiques
3. Procédés biologiques
IV) Les voies de valorisation des margines
1. Utilisation des margines comme fertilisant
2. Protéines d’organismes unicellulaires (POU)
3. Méthanisation des margines
4. Production des enzymes
5. Effet antioxydant des margines
V) Bioéthanol de deuxième génération
1. Production d’éthanol à partir la matière lignocellulosique via la voie biochimique
2. Effet de l’éthanol sur la cellule de levure
B. Lactosérum
I) Caractérisation physico-chimique du lactosérum
1. Procédé de production de petit lait
2. Type et composition du Lactosérum
II) Voies de la valorisation du Lactosérum
1. Production des protéines et du poudre de lait
2. Affouragement bovin
3. Valorisation énergétique
Partie II : Matériel et Méthodes
Mémoire de Fin d’études 2014-2015
I) Procédures avant la fermentation en aérobie
1. Echantillonnage
2. Matériel biologique
3. Les milieux de culture
4. Evaluation de la charge organique des déchets agroindustriels
II) Procédures au cours et après la fermentation alcoolique
1. Procédé de fermentation à l’échelle laboratoire
2. Vérification de l’efficacité de la fermentation alcoolique
2. Optimisation de la concentration des margines
4. Cinétique de la fermentation sur Margines et YPS à 15% de saccharose
Résultats et Discussion
A) MarginesI) Evaluation de la charge organique des déchets agro-industriels
1. La charge organique des effluents
II. Vérification de l’efficacité de fermentation sur les milieux YPS et margines
1. Production de la biomasse
2. Synthèse de l’éthanol
3. Variation du pH avant et après la fermentation sur YPS et Margines
III. Optimisation de la concentration des margines 1. Effet de la dilution sur la production de la biomasse sur les margines.
2. Effet de la dilution sur la production de l’éthanol
IV. Bio remédiation des margines 1. Dégradation des polyphénols
2. Dégradation de la charge organique par les souches de levures
IV. Cinétique de fermentation sur Margines et YPS
B. Lactosérum
I. Evaluation de L’efficacité de fermentation sur milieu YPS et lactosérum des souches
sélectionnées 1. Production de la biomasse
2. Formation du bioéthanol en aérobie
3. Changement de pH en avant et aval de la fermentation alcoolique
Conclusion et perspectives
Références

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