Valorisation d'une biomasse lignocellulosique pour la fabrication de matériaux adsorbants locale par pyrolyse à 400°C destiné à l'élimination du Bleu de méthylène optimisation par le plan de Box- Behnken et étude de faisabilité entrepreneuriale

Abstract

Face aux défis environnementaux actuels liés à la pollution des ressources en eau, cette étude s’inscrit dans une stratégie d’économie circulaire basée sur la valorisation des déchets agricoles locaux. L’objectif est de transformer la paille de blé de la région de Bordj Bou Arreridj en un matériau adsorbant à haute valeur ajoutée, par carbonisation à 400 °C suivie d’une activation chimique à l’acide phosphorique (H₃PO₄), pour éliminer le colorant Bleu de méthylène des eaux. Les résultats de la méthodologie des surfaces de réponse (RSM) utilisant le plan de Box-Behnken ont mis en évidence des interactions complexes entre les facteurs. La concentration du polluant et la dose de charbon actif sont les paramètres les plus influents, avec une bonne précision statistique (R² = 0,98). L’optimisation a conduit aux conditions opératoires suivantes : pH = 4, concentration initiale en colorant = 30 mg/L, dose de charbon actif = 0,5 g/L, pour une quantité adsorbée expérimentale de 58,55 mg/g, en excellent accord avec la valeur prédite (58,6 mg/g). L’étude cinétique a montré une adsorption très rapide : l’équilibre est atteint en seulement 20 minutes. Le modèle du pseudo-second ordre s’ajuste parfaitement (R² = 0,9998), indiquant un mécanisme de chimisorption impliquant des interactions électrostatiques, des liaisons hydrogène et des interactions π-π. L’étude des isothermes a révélé que le modèle de Freundlich décrit mieux le système à 25 °C (R² = 0,9639, 1/n = 0,347), caractéristique d’une surface hétérogène et d’une adsorption multicouche. Enfin, une analyse de faisabilité économique a été réalisée. Le coût de production estimé du charbon actif est de 710 DZD/kg, pour un prix de vente proposé de 850 DZD/kg, compétitif face aux importations (450-900 DZD/kg). Les dispositifs d’aide à la création d’entreprise (ANSEJ, CNAC, ANGEM) sont présentés. Ce travail ouvre des perspectives prometteuses pour réduire la dépendance aux importations et promouvoir le développement durable en Algérie