Hydroxydes doubles lamellaires modifiés par des tensioactifs d’origine naturelle : conception, caractérisation et application pour l’élimination de pesticides de l’eau

Résumé

La contamination de l’eau par les pesticides organiques constitue un défi environnemental majeur à l’échelle mondiale. En particulier, la présence d’insecticides tels que le carbaryl et l’imidaclopride dans les milieux aquatiques peut engendrer des effets néfastes sur les insectes pollinisateurs, impactant ainsi les écosystèmes, la sécurité alimentaire, la santé humaine et l’économie. Cette situation souligne l’urgence de développer des stratégies de dépollution sûres, efficaces et durables. Dans ce contexte, cette thèse porte sur le développement de matériaux à base d’hydroxydes doubles lamellaires (HDL), modifiés par des tensioactifs d’origine naturelle. Les travaux visaient à concevoir des adsorbants performants et respectueux de l’environnement, en établissant un lien entre leurs propriétés structurales, physicochimiques et leur efficacité d’adsorption pour le carbaryl et l’imidaclopride. Bien que l’utilisation de tensioactifs naturels pour la modification des HDL ait déjà été explorée, elle reste encore limitée, en particulier pour des applications d’élimination de polluants émergents de l’eau. Dans cette recherche, les tensioactifs naturels de qualité alimentaire, le palmitate de sodium (PS), le stéarate de sodium (SS) et les rhamnolipides (RL), ont été utilisés pour améliorer l’adsorption des pesticides sur des HDL de type CaAl et MgAl. Cette composition visait à réduire les risques environnementaux et la toxicité secondaire liés aux matériaux adsorbants. Les matériaux obtenus sous forme de poudre blanche ont été caractérisés par diffraction des rayons X (XRD), microscopie électronique à balayage à émission de champ (FESEM), spectroscopie dispersive en énergie (EDS) et spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Des études d’adsorption ont été menées dans différentes conditions expérimentales, et l’analyse des modèles cinétiques (pseudo-premier et pseudo-second ordre) ainsi que des isothermes (Langmuir, Freundlich, Sips et Temkin) a permis d’élucider les mécanismes d’adsorption impliqués. Les résultats ont montré que l’incorporation de tensioactifs naturels induit des modifications structurales clés : expansion de l’espacement interlamellaire, apparition de bandes caractéristiques dans les spectres FTIR, et amélioration de l’adsorption par des interactions combinant mécanismes hydrophobes, de surface et d’échange anionique. Parmi les matériaux testés, le CaAl-PS-HDL a présenté les meilleures performances, atteignant une capacité d’adsorption de 16 mg g-1 pour le carbaryl et 4,53 mg g-1 pour l’imidaclopride, par rapport au 1,83 mg g-1 pour le carbaryl et 0,78 mg g-1 pour l’imidaclopride avec le HDL inorganique. De plus, les analyses de caractérisation ont permis de proposer un modèle structural décrivant l’orientation probable des anions tensioactifs dans l’espace interlamellaire. De manière générale, les HDL modifiés par des tensioactifs naturels développés dans le cadre de cette thèse présentent des performances compétitives par rapport aux HDL intercalés avec des tensioactifs synthétiques et nettement supérieures à leurs homologues inorganiques. Par ailleurs, l’efficacité d’adsorption s’est révélée fortement influencée par les caractéristiques moléculaires des pesticides, le pH, la température, la concentration initiale de pesticide et la dose d’adsorbant, avec des performances optimales en conditions légèrement alcalines. De plus, des essais de recyclabilité ont confirmé la possibilité de plusieurs cycles d’utilisation, bien qu’une diminution progressive de l’efficacité ait été observée. Les résultats montrent que les HDL modifiés par des tensioactifs naturels sont efficaces pour l’adsorption de composés spécifiques et présentent un potentiel pour le traitement des eaux contaminées, la production d’eau potable et le traitement décentralisées dans les communautés rurales ou à ressources limitées.

Date	16 févr. 2026
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Robert Hausler (Directeur(-trice))