Soutenance de thèse de El Mountassir EL MOUCHTARI

Ce travail de thèse s’est intéressé à la problématique de la présence dans les milieux aquatiques naturels de polluants organiques émergents tels que les produits pharmaceutiques qui constituent l’une des pollutions environnementales majeures actuelles. Afin de limiter cette pollution souvent apportée par les effluents de station de traitement des eaux usées, cette thèse s’est focalisée sur le développement d’une nouvelle technique de traitement combinant deux processus physico-chimiques : l’adsorption et la photocatalyse. Ainsi, plusieurs matériaux composites basés sur l’utilisation d’un charbon actif issu de coquille de noix d’Argan et de dioxyde de titane (TiO2), et oxyde tungstène (WO3) ont été synthétisés par différentes voies (sol-gel, imprégnation et hydrothermal) et soigneusement caractérisés. Ces matériaux présentent une forte capacitée d’adsorption des produits pharmaceutiques sélectionnés (carbamazépine, diclofénac et sulfaméthoxazole) et leur dégradation efficace à la fois dans la phase aqueuse et dans la phase adsorbée. Cette dégradation a permis leur minéralisation et la régénération du matériau. Le mécanisme de dégradation des produits pharmaceutiques a été élucidé en se basant sur la détermination des espèces primaires impliquées dans le processus, l’identification de leurs produits de dégradation et des études théoriques par DFT. De plus, des tests de toxicité menés sur les embryons de poisson Zèbre ont permis de montrer l’innocuité de ce processus d’élimination. A l’issu, la capacité d’adsorption des polluants pharmaceutiques par les matériaux synthétisés a été étudiée et leur élimination a été évaluée. Enfin, pour améliorer les performances de notre procédé, une étude d’optimisation par plans d’expériences a été réalisée pour modéliser le pourcentage d’adsorption et de dégradation de polluants pharmaceutiques. Ceci, nous a permis d’accéder aux matériaux les plus efficaces et à leurs conditions opératoires optimales, que nous avons pu utiliser et valider sur un mélange élargi de composés pharmaceutiques dans des effluents de station de traitement des eaux usées

This thesis focused on the problem of emerging organic pollutants such as pharmaceutical products in natural aquatic environments, which constitute one of the major environmental pollutions. To limit this pollution, which is often brought by wastewater treatment plant effluents, this thesis focused on developing a new treatment technique combining two physicochemical processes: adsorption and photocatalysis. Thus, several composite materials based on the use of activated carbon from Argan nutshell and titanium dioxide (TiO2), iron oxide (Fe2O3), and tungsten oxide (WO3) were synthesized by different routes (sol-gel, impregnation, and hydrothermal) and carefully characterized. The adsorption capacity of pharmaceutical pollutants by the synthesized materials was then studied, and their elimination was evaluated. These materials show a high adsorption capacity of the selected pharmaceuticals (carbamazepine, diclofenac and sulfamethoxazole) and their degradation is efficient in the aqueous and adsorbed phase. The degradation leads to their mineralization and the regeneration of the material. The pharmaceuticals' degradation mechanism was elucidated based on the determination of the primary species involved in the process, the identification of their degradation products and theoretical studies by DFT. Besides, toxicity tests conducted on Zebrafish embryos allow to demonstrate the safety of the elimination process. Finally, to improve the process's performance, an optimization study by experimental design methodology was carried out to predict the percentage of adsorption and degradation of pharmaceutical pollutants. This allowed us to select the most efficient materials and their optimal operational factors, which we used and validated on an extended mixture of pharmaceutical compounds in wastewater treatment plant effluents.