Théses de Doctorat
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Item Sélection des molécules bioactives par couplage de procédés biotechnologiques et de chimie verte(2024-07-01) Agouillal, FaridDans la présente thèse, les huiles essentielles (HE) d'Artemisia herba-alba Asso et de Rosmarinus officinalis Algériennes sont extraites par divers procédés conventionnels et innovants. Aussi, les extraits de plantes locales Ricinus communis et Nerium olender ont été obtenu par l’extraction méthanolique assistée par un prétraitement biologique et ultrasonique respectivement. Le rendement de l'extraction de l’HE après prétraitement des feuilles d’armoise par couplage d'ultrasons avec des enzymes (US-ENZ) était de l'ordre de 1.56 % ± 0.07, contre 1.01 % ± 0.08 dans le procédé HD ; de plus, le temps total nécessaire pour terminer l’extraction de l’HE est de 180 minutes pour HD et de 120 minutes pour US-ENZ. Le profilage GC-MS des HE a montré des changements dans le chémotype obtenu par HD de camphre/1,8-cinéole/a-thuyone/chrysanthénone à un nouveau chémotype dans le cas de US-ENZ : camphre/a-thuyone/1,8- cinéole/filifolone; Aussi, une augmentation de la filifolone, de l’a-thuyone, du 3-octyne et de l’oxyde de cis-limonène caractérise l’HE/US-ENZ. L’activité antifongique de l’HE a légèrement augmenté lorsqu’elle est extraite par US-ENZ, cependant, les activités antibactérienne et antioxydante ont augmenté de manière intéressante. Pour les HE de Rosmarinus officinalis, et après avoir appliquer huit (08) procédés d’extraction, il s’avère que le chémotype de référence (HD) n’est pas conservé pour les autres procédés et on constat ce qui suit: • L’HD se caractérise par l’ a-pinene (16.4%) comme composé majoritaire; • Tous les procédés dont les MW sont appliquées se caractérisent par le borneol (18.8-20.9%) comme composé majoritaire, avec apparition de l’(E)-pinanone, Santolinaepoxide, 1,5-Dimethyl-2,3-divinylcyclohexane, 2-Caren-4-ol et l’Anethol, exclusivement dans les HE obtenues via des procédés impliquant des MW. • D’une part, les teneurs de l’Eucalyptol, a-pinene, Camphène et 3-carène, sont sélectivement réduites par l’application des MW ; D’autre part, les teneurs de Borneol, Camphor, Linalol, ß- Caryophyllene, Bornyl Acetate, Tetra hydrodi cyclo pentadiene, iso-Aromadendrene epoxide, 7-isopropylidene-bicyclo[4.1.0]heptane et le ?-Cadinene sont sélectivement augmentés par l’application des MW. Enfin, les essais de formulations des huiles essentielles obtenues nous ont permis de démontrer qu’elles peuvent être microencapsulées sous des microsphères d’alginate présentant des caractéristiques granulométriques acceptables. Les conditions optimales sélectionnées permettent d'obtenir des microparticules avec une capacité de charge de 4.95 à 15.19 % avec une plage de polydispersité de 0.852 à 5.695, une surface spécifique de 0.011 à 10.1 m²/g, une plage de D[3.2] de 0.595 à 547.735 µm et un D[4.3] de 5.392 à 714.263 µm. Aussi, la stratégie de bio-processing en bioréacteur- fractionnement et purification - analyses spectroscopiques appliquée sur les extraits méthanoliques des fleurs de Nerium olender et des feuilles de Ricinus communis nous a permis de sélectionner à partir des pétales de N. oleander , d’une part, l’oléandrine, le neritaloside et l’odoroside H qui sont dotés notamment de l’activité larvicide anti-Spodoptera litura. D’autre part, l’extrait méthanolique de R. communis contient la ricinine et la quercétine qui sont plus actifs sur Staphylococcus aureus, et contient le lupeol et l’alpha-amyrin qui sont plus actifs sur Saccharomyces cerivisea et la quercetin-3-O- ß- D-glucopyranoside qui est la plus actif In-silico.Item Biodégradation du gasoil d’un sol pollué(2024-02-12) Baghdadi, YacineCertaines activités humaines entraînent une pollution du sol et des eaux souterraines. De nombreux procédés physiques et chimiques sont utilisés pour éliminer ou réduire cette contamination. Ces procédés sont coûteux et peuvent être très invasifs pour les écosystèmes. La bioremédiation est une méthode de dépollution qui utilise la capacité métabolique des bactéries à dégrader les polluants organiques. Certains paramètres ont cependant un impact significatif sur le développement des bactéries, à savoir le niveau d'oxygène et la teneur en nutriments, notamment en azote et en phosphore (N et P). Dans cette étude, nous avons étudié l’effet de ces deux paramètres sur la croissance bactérienne et le pouvoir de décontamination d'un sol pollué par du gasoil à 10 g/kg. Des bioréacteurs à colonnes à bulles ont été utilisés ; chaque bioréacteur a été rempli de sol pollué. Les expériences ont été réalisées dans deux configurations, A et B, afin de caractériser séparément le taux de biodégradation généré uniquement par l'activité bactérienne et le taux d'élimination généré par l'aération. Dans le premier cas, la bio-stimulation a été utilisée pour augmenter la flore bactérienne, tandis que dans le second, la flore bactérienne a été neutralisée à l'aide d’un bactéricide. Le sol contaminé a été amendé avec des solutions de NH4Cl et KH2PO4 selon des rapports molaires C/N/P de 100/10/1, 100/5/1, 100/25/1, 10/10/3 et 100/10/0,33. Les résultats ont montré une relation significative entre le débit d'air, le rapport molaire C/N/P et l'élimination de l'huile diesel d'une part, et la croissance de la biomasse d'autre part. Après 26 jours, les taux d'élimination étaient de 58, 70, 79, 78 et 97 % pour 0,25, 0,5, 1, 1,5 et 2 L/min, respectivement, pour un rapport molaire C/N/P de 100/10/1. De plus, le meilleur taux de biodégradation était de 36 % obtenu après 12 jours, avec un débit d'air de 1 L/min et un rapport molaire C/N/P de 100/10/1. Il serait intéressant de poursuivre cette recherche afin de déterminer les meilleures conditions pour augmenter le taux de biodégradation.Item Valorisation des déchets d'une cucurbitacée dans l'élaboration de nouveaux biomatériaux(2024-05-22) Boucif, AssiaDans ce travail, nous avons voulu valoriser les déchets d'un cucurbitacea, à savoir la citrouille, et dont les trois parties peuvent être exploitées. Des composés à base métallique (Mn, Fe, Co et Zn) ont été isolés par action d'une solution extraite de la chair de la citrouille. Ces derniers se sont avérés intéressants de par leurs propriétés biologiques telles que la capacité catalase, antibactérienne et antioxydante. De plus, le zinc s'est distingué par sa précipitation sous forme d'oxyde; un semi-conducteur qui peut trouver des applications dans de nombreux domaines variés. Une deuxième classe de composés, en l'occurrence des charbons ont été élaborés à partir des trois compartiments de la citrouille (chair, graines et écorce). Ces charbons, et notamment celui provenant de la calcination de l'écorce à 889 °C s'est révélé un bon adsorbant pour la métribuzine. Les paramètres d'élaboration et de dosage de la métribuzine ont été optimisés. Les cinétiques et les mécanismes d'adsorption ont été établis.Item Traitement de déchet de l’industrie du cuir par des procédés physico-chimique et biologique(2024-03-09) Belkacemi, HadjarL'industrie du cuir est confrontée à d'importants défis en matière de gestion de ses déchets complexes. Parmi ces déchets, les déchets solides issus du tannage du cuir chromé représentent une part significative. Ces déchets contiennent une quantité considérable de chrome, ce qui les rend potentiellement dangereux pour l'environnement s'ils ne sont pas gérés de manière appropriée. Cependant, ces déchets peuvent être perçus comme une source de matière première, offrant ainsi une opportunité de récupération du chrome. Dans cette perspective, deux procédés de récupération du chrome ont été étudiés : la lixiviation du chrome en présence d'oxalate de sodium et la biolixiviation en utilisant la bactérie Pseudomonas aeruginosa. Ces deux procédés ont montré des rendements de récupération respectifs de 94% et 69%. Par ailleurs, des prédictions du taux de récupération du chrome ont été réalisées avec succès en utilisant des réseaux de neurones artificiels, mettant en évidence l'importance du rapport solide/liquide comme paramètre influent dans les deux procédés. De plus, l'opportunité de réutiliser le chrome récupéré a été explorée, notamment pour la production d'un matériau semi-conducteur à base de ZnO dopé au chrome. Ce matériau présente un potentiel prometteur pour la dégradation des colorants textiles dans le domaine visible. Les nanoparticules de ZnO dopées au chrome ont démontré une efficacité de dégradation élevée des colorants, atteignant 58% pour BR, 97% pour MB et 82% pour MO, en seulement trois heures de traitement. L'étude paramétrique de la photodégradation du colorant MO avec le système ZnCrO a conduit à l'identification des conditions optimales, atteignant un taux de dégradation maximal de 89%. Les analyses par DRX et MEB/EDS ont ensuite confirmé la stabilité des nanoparticules de ZnCrO après trois cycles de régénération.Item Biodégradation du colorant diazoïque Bleu d’Evans par quatre souches de Streptomyces isolées des différents sols d’Algérie(2024-05-16) Kameche, KarimaLes rejets provenant du processus de teinture sont devenus une cause majeure de pollution des ressources d’eau en raison de leurs caractéristiques xénobiotiques et de leur nocivité pour l’environnement et les êtres humains. Pour remédier à ce problème, nous avons opté pour une approche de traitement biologique visant à éliminer les colorants indésirables et leur toxicité. Dans un premier temps, nous avons réussi à isoler quatre souches distinctes de Streptomyces, provenant de différents types de sols, et présentant un potentiel significatif de dégradation du colorant azoïque Blue d’Evans. Ces souches ont été identifiées comme appartenant à Streptomyces maritimus, S. mutabilis et S. ardesiacus. Dans un deuxième temps, nous avons réalisé une série d'expériences visant à étudier les paramètres qui influencent la dégradation du colorant Blue d’Evans. Ces paramètres comprenant : le temps d'incubation, la température, le pH, la source de carbone, la concentration en colorant, la concentration en sel et la présence de certains ions métalliques. Enfin, nous avons examiné la biodégradation du Bleu d’Evans par HPLC et également étudié la capacité des Streptomyces identifiés à dégrader d'autres colorants azoïques tels que le Noir amido 10B, le Noir de chlorazol E, le Rouge Congo, le Rouge de méthyle, la Nigrosine et le Sudan II.Item Etude hydrodynamique optimisation paramétrique et modilisation des procédés hybrides classiques et d’oxydation avancée pour le traitement des eaux contaminées par des polluants(2024-03-05) Kenfoud, HamzaCette étude s'inscrit dans le cadre de l'utilisation de méthodes réalisables et économiques de traitement de la pollution des eaux. Elle a été déterminée sur l'adsorption, la photo-réduction et le système hybride couplant les procédés d'adsorption photo-catalytique pour se débarrasser du chrome hexavalent (Cr(VI)) dans l'eau. Ces procédés ont été réalisées par le polymère polyaniline, les semi-conducteurs ferrite spinelle CaFe2O4 et l'hétérosystème BaFe2O4/SnO2, respectivement, après leur synthèse, identifiés et confirmés par diverses analyses. La caractérisation de la polyaniline montre qu'elle a une bonne structure avec un diamètre moyen des particules de 48,498 µm et une surface spécifique de 243,53 m2/g, la semi-conductivité des spinelles a été confirmée et les propriétés photoélectrochimiques ont été étudiées pour construire le diagramme de potentiel afin de prédire les phénomènes interfaciaux. Pour les applications de l’élimination de Cr (VI) par ces matériaux, l'adsorption polyaniline a été réalisée en utilisant des systèmes discontinus en batch et des systèmes continus en colonne à lit fixe et l'influence de certains paramètres opératoires sur le rendement d'adsorption a été examinée. Pour l'adsorption discontinue, les modèles isothermes de Langmuir, Freundlich et Temkin ont été appliqués aux résultats expérimentaux et l'étude cinétique a révélé que la cinétique est de type pseudo-secondaire. De plus, l'étude de l'évaluation du transfert de masse a confirmé que l'étape limitante est celle de la diffusion intra-particulaire. L'étude thermodynamique indique que l'adsorption du Cr (VI) sur la polyaniline est spontanée, exothermique et de nature physique. Pour l'étude continue, les données expérimentales ont été corrélées en bon accord avec différents modèles mathématiques tels que Bohart-Adams, BDST, Thomson, et Yoon-Nelson. Pour la photo-réduction du Cr(VI) sous irradiation de lumière visible, l'effet du pH, de la dose de semi-conducteur et de la concentration initiale de Cr(VI) ont été étudiés. Une réduction presque totale du Cr(VI) avec une concentration de 30 mg/L a été approuvée par l'hétérosystème BaFe2O4/SnO2. Pour l'étude cinétique, un modèle de premier ordre a été suivi et les résultats ont été adaptés de manière appropriée au modèle de Langmuir-Hinshelwood. Afin d'améliorer et de développer ce travail, les résultats de l'élimination du chrome (VI) par le système d'adsorption/photocatalytique de polyaniline et de (BaFe2O4/SnO2) ont montré qu'il est possible de les combiner avec succès pour traiter les eaux contaminées par le chrome (VI).Item Application du Bioventing pour le traitement de sols pollués par des produits pétroliers(2024-05-26) Moumed, ImaneCe travail vise la détermination des conditions optimales de biostimulation des microorganismes du sol et de mobilisation et solubilisation des hydrocarbures pétroliers HPs du sol pour la mise en œuvre de traitements in situ (bioventing, lavage assisté par surfactant) dans le cas une ancienne et forte pollution par des produits pétroliers. Les essais de lavage du sol en batch ont mis en évidence que la solubilisation des HPs augmente avec la dose de Tween 80 et est peu affectée par l’intensité de l’agitation. La bioremédiation du sol en microcosmes, phase solide, par biostimulation avec l’ajout de nutriments, de H2O2 et/ou de Tween 80 durant 90jours a montré que l’ajustement du rapport C/N/Pmolaire à 100/10/1 génère un taux d’élimination des HPs de 59,6% tandis que l’addition conjointe des trois facteurs de biostimulation améliore significativement la dégradation des HPs jusqu’à 71,9% pour un rapport C/N/Pmolaire optimal de 100/10/1 et des concentrations optimales de 0,6g Tween80/kg de sol et de 1,3 mole H2O2/kg de sol. L’optimisation par plan d’expériences a corroboré les résultats expérimentaux et a mis en évidence que le rapport N/P et le H2O2 sont les facteurs influents. La simulation de traitements in situ a donné des résultats très prometteurs, jusqu’à 85,2 et 55,62% d’enlèvement et de biodégradation des HPs respectifs après 90jours de traitement dans le cas du bioventing et jusqu’à 94,1% d’élimination des HPs du sol et une réduction de la durée du traitement à quelques heures (? 20h) dans le cas du lavage mettant en évidence la faisabilité et la possibilité d’améliorer l’efficacité du traitement d’un sol sujet à une ancienne pollution.Item Elimination des micro-algues dans les stations de dessalement(2024-07-03) Lebad, Mohamed SaidDes tests de filtration d’eau de mer enrichie en alginate de sodium (AS) ont été réalisés avec une membrane plane en polyacrylonitrile (PAN) pour simuler le colmatage des membranes d’ultrafiltration (UF) lors d’une efflorescence algale.La baisse du flux de perméat était significative (60 à 90 %) pour différentes concentrations d’AS.L’ajout de chlorure de fer (FeCl3•6H2O) a des pH acide a nettement réduit colmatage.Pour les membranes de nanofiltration (NF), la membrane en polyamide a éliminé efficacement les cyanotoxines, tandis que d’autres membranes étaient moins efficaces. Cependant, aucune des membranes n’a atteint les seuils de l’OMS pour l’élimination des cyanotoxines.Item Traitement des eaux contaminées par des polluants organiques par couplage de procédés physico-chimiques(2024-06-23) Hemmi, AsmaLa présente thèse propose une approche novatrice visant à améliorer l'efficacité de la dégradation des polluants organiques dans les milieux aqueux en combinant différents procédés physico-chimiques, notamment la photocatalyse, la sonocatalyse et le couplage sonophotocatalyse. Dans un premier temps, les semi-conducteurs de type spinelle, notamment l’aluminate de zinc (ZnAl2O4) et l’aluminate de magnésium (MgAl2O4), ont été synthétisés par co-précipitation pour éliminer trois polluants organiques courants : la Tétracycline (TC), la Céfuroxime (CFX) et la Rhodamine B (RhB). Les caractéristiques des semi-conducteurs ont été étudiées en détail grâce à diverses techniques de caractérisation dont la DRX, le MEB/EDS, la DLS, la XPS, la BET, le gap et des analyses électrochimiques pour établir leur diagramme énergétique. Ensuite, le modèle et le mécanisme de dégradation des polluants ont été explorés pour évaluer l'efficacité des différents procédés, à la fois individuellement et lorsqu'ils sont combinés. Les paramètres clés tels que le pH, la concentration de catalyseurs et la concentration de polluants ont été minutieusement étudiés pour optimiser les conditions de traitement. Les tests de photodégradation ont révélé des taux de d’élimination élevés des polluants sur les deux semi-conducteurs ZnAl2O4 et MgAl2O4 dans des conditions de fonctionnement optimales. La cinétique montre une disparition quasi complète de la TC (92%) et partielle du CFX (63%) et RhB (70%) par photocatalyse solaire, tandis que la photocatalyse sous irradiation artificielle (lampe) montre une dégradation totale de TC (98%), partielle du CFX (62%), et insuffisante pour la RhB (28%). L'ajout de faibles concentrations de H2O2 maximise le taux de dégradation et permet une dégradation complète des polluants pouvant atteindre 99%. En outre, la dégradation sonocatalytique a montré une faible dégradation, voire insignifiante, du colorant Rhodamine B et de l'antibiotique Céfuroxime, contrairement à l'antibiotique Tétracycline où le taux de dégradation en présence de ZnAl2O4 a atteint les 70%. En fin, le couplage sonophotocatalytique présente une dégradation significative des polluants, atteignant jusqu'à 70%. L'ajout de H2O2 a considérablement amélioré les performances de dégradation, avec un rendement approchant les 99%. Par ailleurs, l'évaluation de la minéralisation des contaminants organiques au fil du temps a révélé des résultats prometteurs, avec une minéralisation qui arrive à 80% par photocatalyse solaire et UV. Le couplage des procédés a démontré une nette amélioration de la minéralisation par rapport aux procédés individuels, atteignant un taux de 90%. Ces résultats mettent en lumière l'importance de l'utilisation synergique de différents procédés pour une élimination efficace et durable des polluants organiques des milieux aquatiques, contribuant ainsi à la préservation de la qualité de l'eau et à la protection de l'environnement.Item Etude du traitement des eaux polluées par un nouveau procédé hybride. Optimisation, modélisation, hydrodynamique conception d’un réacteur(2023-06-24) Bensenane, Fadia KhadoudjaLes feuilles du Pistachier lentisque (LPw) et les feuilles du palmier dattier (PDw) sont deux biosorbants utilisés pour la décontamination du chrome et du cobalt en solution aqueuse. Les deux biosorbants sont caractérisés par plusieurs méthodes physico-chimiques telles que: l'adsorption-désorption d'azote pour la mesure de la surface spécifique qui est de 247 et 307 m2.g-1 pour LPw et PDw respectivement, la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, le point de charge nul et la méthode de Boehm. Différents paramètres sont optimisés tels que le temps de contact, la quantité des deux biosorbants, le pH initial des solutions, la concentration initiale des deux solutions, le diamètre de la taille des particules du biosorbant et la force ionique. Les réactions de PDw +Co, LPw + Co et LPw + Cr montrent que les adsorbants ont une capacité d'adsorption à l'équilibre de 2,48 ; 1,03 et 2,85 respectivement, par ailleurs les trois réactions ont montré un profil d'isotherme similaire correspondant au type L. La réaction PDw +Cr montre que l'adsorbant présente une capacité d'adsorption à l'équilibre de 2,97 et la réaction montrent un profil d'isotherme de type C, selon la classification du Brunauer Emmett teller. Les quatre réactions de biosorption sont décrites par deux modèles d'isothermes, Freundlich et Tempkin. La cinétique suit le modèle du pseudo-seconde qui a été confirmé aussi par le calcul d'erreur. La caractérisation physico-chimique du semi-conducteur SrZnO2a été faite par l'analyse ATG pour la détermination de la température de calcination est égale à 1200 °C avec une vitesse de 10 K.min-1, l'analyse FTIR, DRX, MEB, ainsi l'EDS. La réaction photo catalytique du Cr (VI) avec ZnSrO2en prenant les deux lumières, les rendements maximales sont proches de 29 et 35 % avec les lampes UV et visible respectivement. La réaction du bleu de méthylène avec SrZnO2avec les différentes lumières montre des rendements de l'ordre de 85%, 25 % et 50% avec les lumières visible, UV et solaire respectivement.