Pollution des eaux par les colorants textiles

L’eau est un élément essentiel à la vie ayant une importance au niveau planétaire, si son abondance est subsistante, sa qualité qui est en grand péril doit être nécessaire pour une utilisation saine par la nature et l’homme. Parmi les différents dangers qui concernent l’utilisation de l’eau, la pollution par les activités industrielles de l’homme [1]. Le terme pollution est qualifiécomme étant un apport d’éléments toxiques engendrant une élévation de leur teneur dans l’eau, pouvant constituer un danger potentiel pour l’équilibre écologique et la santé publique limitant ainsi son utilisation. La qualité de l’eau qu’elle soit destinée à la consommation humaine, à l’irrigation ou tout simplement rejetée dans la nature, vers les rivières, les océans ou le sol, est un souci majeur pour les organismes nationaux et internationaux. Car si la demande en eau pure est importante, son épuration n’est pas valorisée financièrement, du fait qu’un grand débit doit être traitéavec des normes de plus en plus exigeantes et une réduction maximum des coûts de traitement. La contamination des eaux par des polluants d’origines diverses, en particulier les colorants est un problème d’actualité. Une grande variété de colorants est utilisée par différentes industries comme la peinture, le papier et le textile. Il a été révélé par l’association de l’écologie et de toxicologie des colorants industrielles (AETC) que 90 % des colorants utilisés par l’industrie textile ont leur dose létale LD50 supérieure à 2×103 mg kg-1 [2]. Leur présence dans l’eau vient du procédé de coloration, où 10-15% de ces polluants sont perdus et rejetés dans le réseau d’assainissement. Une fois dans l’environnement, leur élimination est difficile à cause de leur faible biodégradabilité, par conséquent ceci pose un sérieux problème environnemental étant donné que ces composés organiques sont cancérogènes, mutagènes, et nocifs pour la faune et la flore [3]. Ceci a donc encouragé les chercheurs à améliorer les différents procédés de dépollution existants, ainsi qu’au développement de nouveaux procédés permettant l’épuration des rejets tous en respectant les normes de rejet internationales. Actuellement différentes méthodes ont été utilisées pour le traitement des effluents industriels ou domestiques qui peuvent être classés en trois classes : les procédés chimiques, biologiques et physiques englobant les procédés d’oxydation avancée, l’usage de boue activé, l’électrolyse, l’échange ionique, la précipitation, la flottation, la filtration membranaire ainsi que l’adsorption.

Pollution des eaux par les colorants textiles

Enjeu de l’eau

L’eau est un élément essentiel à la vie sur terre, il faut noter que 97,2 % de l’eau sur terre est une eau salée qui vient des mers ainsi que des océans, mais ces propriétés rendent cette eau inutilisable aux usages domestiques, industriels ou à la consommation quotidienne. Dans le cas de l’eau douce plus de 99,4 % des réserves sont piégées dans la glace ou bien situées dans les nappes souterraines profondes avec seulement 0,2 % situé à la surface [1], mais sa mal répartition dans le monde est devenue un enjeu géopolitique important, faisant d’elle une ressource rare. D’où l’importance de la préserver des différents types de pollution pouvant porter atteinte à la santé humaine et à l’écosystème avec l’utilisation de traitements efficaces pouvant se conformer aux normes de rejet.

Définition de la pollution et les différentes sources de pollution

Le terme pollution peut être défini comme étant une modification du milieu par des impuretés solides liquide et gazeux, conduisant à des effets directs ou indirects qui altère la constitution physicochimique du milieu. Cette pollution provient de différentes sources telles que la pollution urbaine constituée de ¾ des eaux usées ou ménagères, pollution agricole du fait de l’utilisation des engrais et des pesticides et la pollution industrielle générer lors de l’extraction et de la transformation des matières premières en produit final. Les effluents industriels peuvent venir de plusieurs types d’industries telles que : l’industrie agroalimentaire, papeteries, usine textile.

Les types de polluants dans l’eau 

Les contraintes exercées sur l’eau par l’homme et ses activités industrielles sont la cause principale à la pollution des ressources en eaux, et la présence de polluants dans l’eau peut être d’origine chimique et/ou biologique [2], les polluants peuvent aussi être classés suivant leur niveau de toxicité en macro ou micro polluants composés, présents en faible concentration qui sont dangereux vis-à-vis de l’homme et de l’environnement. Une autre distinction peut également être faite entre les polluants bioaccumulables et non biodégradables, où ces derniers nécessitent un traitement spécifique et adéquat pour leur élimination.

Polluants organiques

Les rejets pharmaceutiques, colorants, détergents, désinfectants sont des molécules synthétiques produites industriellement de façon quotidienne et posent un sérieux problème, à cause de leur résistance au traitement biologique. Ces polluants vont se retrouver dans les cours d’eau, car l’absence des infrastructures de traitement des eaux, fait que la plupart des industries algérienne déversent leurs effluents directement dans les cours d’eau, en les exposants ainsi à la nature et l’homme. Les pesticides, les hydrocarbures et les produits pharmaceutiques sont eux aussi considérés comme des polluants organiques, ces composants sont des molécules stables dangereuses pour l’homme. Les pesticides sont très utilisés en agricultures spécialement pour l’exploitation de certaines cultures comme banane, le café, le riz et le coton. Leur rôle et de la protection et l’augmentation des récoltes agricoles, mais leur présence dans l’eau peut causer certain cancer ou des problèmes de fertilité [3].

Polluants inorganiques 

Les métaux lourds sont considérés comme étant les principaux polluants inorganiques ils peuvent être présents dans l’eau sous forme ionique, et l’origine de leur présence vient du phénomène d’érosion qui les met en solution lors de la circulation de l’eau. Leur présence dans l’eau peut aussi être provoquée par les activités industrielles de l’homme telles que les industries électroniques ou par les activités métallurgiques, car celles-ci se trouvent généralement près des fleuves ou de la mer du fait de l’accessibilité de l’eau qui va servir au refroidissement des équipements, ou bien pour le lavage faisant de l’eau l’exutoire pour le rejet des différents effluents fortement pollués. Les minéraux comme l’arsenic (As), les cyanures (CN- ), le Plomb (Pb), le mercure (Hg), le cadmium (Cd) et le chrome (Cr) sont des micropolluants toxiques issus de diverses industries chimiques et métallurgiques. Ils sont susceptibles de porter atteinte à la santé de l’homme, car ils sont bioaccumulables dans l’organisme. D’autres éléments comme le cuivre (Cu), le zinc (Zn), le fer (Fe), le fluor (F) les nitrates (NO3-) et les phosphates (PO4 3-) sont présents naturellement dans les eaux, car ce sont des polluants d’origine anthropiques et peuvent être toxiques quand ils sont présents à une certaine concentration.

Effluents de l’industrie textile 

Dans notre travail nous sommes intéressés à la pollution engendrée par l’industrie textile, car c’est un secteur très diversifiéen termes de procédés et de produits. De plus, il dispose d’une longue chaîne de procédé compliqué qui peut engendrer une pollution importante [4] avec des effluents ayant une haute concentration en polluants organiques et inorganiquestels que des sels, des métaux et des agents oxydants. Ces effluents ont aussi une très forte coloration et des pH extrêmes [5].

Procédé de teinture
L’industrie textile utilise un procédé de teinture qui implique une interaction entre le colorant et la fibre pour obtenir un produit répondant aux exigences du consommateur, qui sont la beauté de la couleur, la résistance au lavage ainsi qu’à l’oxydation de l’air [6]. Le procédé de teinture passe par une série d’étapes durant laquelle la matière à teindre (coton, fibre, la laine) est préparée avant sa coloration, l’étape de préparation consiste à un étirement, un lavage, un blanchiment, une coloration et un rinçage.

Etirement
C’est une opération durant laquelle la matière à teindre est étirée pour gagner en force afin d’éviter la rupture des fibres, elle s’effectue avec un rouleau [7] et dans 75 % des opérations d’étirements, on utilise des substances chimiques persistantes, qui se retrouvent dans l’eau en fin de traitement tel que les polyvinyle alcool (PVA), polycrylates [8].

Lavage
Le lavage est l’étape où les fibres sont lavées, car elles contiennent des impuretés naturelles qui peuvent interférer dans la coloration telle que les huiles, des graisses, de la cire [9]. Leur présence génère une pollution importante provoquant une augmentation de la DCO et vient s’ajouter à cela certaines substances chimiques telles que les détergents [10].

Blanchiment
Le blanchiment est généralement utilisé pour enlever la couleur du coton, la laine et certain fibre synthétique à l’aide du peroxyde d’hydrogène et l’hypochlorite de sodium, ces rejets sont caractérisés par une faible DBO, mais ils ont un taux de matière en suspension élevé.

La coloration
Une fois préparé, le tissu va être coloré, en plus des colorants générés au cours de cette étape d’autres polluants peuvent aussi se retrouver dans les rejets telle que des sels (NaCl, NaSO3, sels d’ammoniaque), métaux (Cuivre, Chrome, Zinc, cadmium) utilisés comme agent de fixation entre la fibre et le colorant [5]. La concentration du colorant dans l’eau rejetée et le type de pollution va dépendre du colorant utilisé. En effet, le pourcentage de fixation des colorants est un paramètre très important, car il nous permet d’avoir une idée sur la quantité de colorant qui se trouve dans les rejets, ces pertes sont de l’ordre de 2-10 % pour les colorants basiques et directs, à l’égard des colorants réactifs qui peuvent atteindre 50 % .

Table des matières

Introduction générale
Synthèse bibliographique
Chapitre I Pollution des eaux par les colorants textiles
I-1 Introduction
I-2 Enjeu de l’eau
I-3 Définition de la pollution ainsi que les différentes sources de pollution
I-3-1 Les types de polluants dans l’eau
I-3-2 Polluants organiques
I-3-3 Polluants inorganiques
I-4 Effluent de l’industrie textile
I-4-1- Procédé de teinture
I-4-2 Etirement
I-4-3 Lavage
I-4-4 Blanchiment
I-4-5 La coloration
I-4-6 Rinçage
I-5 Impact des colorants sur l’homme et l’environnement
I-6 Règlementation et législation
I-7 Conclusion
Chapitre II Procédés de traitement des effluents textiles
II-1- Introduction
II-2- Epuration des effluents textiles
II-2-1 Traitement biologique
II-2-1-1 Traitement aérobie
II-2-1-2 Traitement anaérobie
II-2-2-Le traitement chimique
II-2-2-1 Procédés d’oxydation
II-2-2-2 Procédés d’oxydation avancée
II-2-2-3 Procédé Fenton
II-2-2-4 Procédé photo Fenton
II-2-2-5 Ozonation couplé à UV
II-2-2-6 Photocatalyse hétérogène
II-1-3-Le traitement physique
II-1-3-1 Coagulation floculation
II-1-3-2 Procédé membranaire
II-1-3-3 Adsorption sur charbon actif
II-2 Définition de l’adsorption
II-2-1 Charbon actif
II-2-1-1 Carbonisation
II-2-1-2 Activation
II-2-1-3 Activation physique
II-2-1-4 Activation chimique
II-2-4 Propriété du charbon actif
II-2-4-1 Le volume poreux et la taille des pores
II-2-4-2 Surface spécifique
II-2-4-3 Fonction de surface
II-2-4-3-1 Groupements acides
II-2-4-3-2 Groupements basiques
II-2-4-4 Le point de charge nul (pHPCN)
II-2-5 Régénération du charbon actif
II-2-5-1 Régénération physique
II-1-5-2 Régénération biologique
II-2-5-3 Régénération chimique
II-3 Conclusion
Chapitre III Biosorbants et Procédés de biosorption
III-1 Introduction
III-2 Définition de la biosorption
III-3 Biosorbant
III-3-1 Biosorbants d’origine agro industrielle
III-3-2 Biosorbants composés essentiellement de matière polysaccarides
III-3-2-1 Bactéries
III-3-3 Biosorbants d’origine aquatique
III-3-3-1 Algues
III-3-3-2 Présentation de la biomasse Lemna Minor
III-3-3-3 Utilisation de la biomasse Lemna Minor
III-5 Prétraitement des biosorbants
III-5-1 Effets de prétraitement des biosorbants sur leurs propriétés physico-chimiques
III-6 Conclusion
Conclusion générale

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