Strategies for trapping organochlorine organic pollutants with carbonaceous materials
Stratégies de séquestration de polluants organiques organochlorés par des matrices carbonées
Résumé
Soil contamination by organochlorine pollutants is a problem for ecosystem and human health. lt is not always possible to degrade these persistent molecules. The challenge is to prevent their adverse effects on the biota or their migration to other compartments of the agroecosystem. The use of nanoporous carbonaceous materials originated from plants can be one way. The objective of this thesis is ta select from a panel of carbon matrices those capable of effectively trapping contaminants such as polychlorinated biphenyls (PCBs), polychlorinated dibenzo-dioxins and furans (PCDD/Fs), as well as chlordecone (CLD). These matrices differ from each other by their properties (biochar vs activated carbon), conditioned by the pyrolysis and/or activation process used, as well as by the nature of the raw material used. The challenge is to produce, characterize and select the most efficient carbonaceous materials to maximize this sequestration. ln vitro environmental availability or bioaccessibility tests were used to perform a screening and then in vivo tests were set up to validate the effectiveness on a small number of carbonaceous materials. The in vivo tests were developed on three models of biota. An interaction emerges between the type of test, the carbon matrix used and the contaminants. lt appears that the effectiveness of the strategy depends on the target biota or the assessment method used. Regarding contaminants, it appears that the structure of the molecule could be at the origin of different behaviours. Regarding carbonaceous matrices, activated carbons were more efficient than biochars. Specific surface and microporosity are necessary conditions for the efficiency of activated carbons and mainly explain the difference in efficiency between biochars and activated carbons.
La contamination des sols par les polluants organochlorés est un problème pour la santé des écosystèmes et humaine. Il n'est pas toujours possible de dégrader ces molécules rémanentes. L'enjeu est d'empêcher leurs effets adverses sur le biote ou leur migration vers d'autres compartiments de l'agroécosystème. L'utilisation de matières carbonées nanoporeuses d'origine végétale peut être un moyen. Cette thèse a pour objectif de sélectionner parmi un panel de matrices carbonées celles qui sont capables de piéger efficacement les contaminants tels que les polychlorobiphényles (PCB), les polychloro dibenzo-dioxines et furanes (PCDD/F), ainsi que la chlordécone (CLD). Ces matrices diffèrent entre elles par leurs propriétés (biochar vs charbon activé), conditionnées par le procédé de pyrolyse et/ou d'activation mis en œuvre ainsi que par la nature de la matière première végétale utilisée. L'enjeu est de produire, caractériser et sélectionner les matrices carbonées les plus efficientes pour maximiser cette séquestration. Des tests in vitro de disponibilité environnementale ou de bioaccessibilité ont été utilisés pour effectuer un screening, ensuite des tests in vivo ont été mis en place pour valider l'efficacité sur un nombre restreint de matières carbonées. Les tests in vivo ont été développés sur trois modèles de biote. Il ressort une interaction entre le type de test, la matrice carbonée utilisée et les contaminants. Il apparait que l'efficacité de la stratégie dépend du biote cible ou de la méthode d'évaluation. Pour les contaminants, il apparait que la structure de la molécule à séquestrer pouvait être à l'origine de comportements différents. Pour les matrices carbonées, les charbons activés étaient plus efficaces que les biochars. La surface spécifique et la microporosité jouent un rôle prépondérant dans l'efficacité des charbons et expliquent principalement la différence de la capacité de séquestration entre les biochars et les charbons activés
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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