Mise au point d'un complexe à base de chitosane pour l'adsorption des métaux lourds

Abstract

Le chitosane est un polysaccharide linéaire composé de sous-unités glucosamine et N-acétyl-glucosamine qui sont reliées entre elles par des liens β-1,4-glycosidiques. Le chitosane n'est présent qu'en faible quantité à l'état naturel. Pour l'obtenir en quantité importante il faut procéder à la déacétylation en milieu fortement basique de la chitine. La chitine est composée en majeur partie de groupement N-acétyl-glucosamine. C'est un polymère que l'on retrouve dans les carapaces de crustacés, les cuticules d'insectes, les champignons et la parois cellulaire de certains microorganismes. La chitine a un rôle structurel chez ces différents organismes, ce rôle est similaire à celui de la cellulose pour les végétaux. Notre objectif est de valoriser un déchet, puisque la chitine disponible commercialement provient de la transformation de produits marins, en un produit ayant une forte valeur ajoutée et pouvant être utilisé dans le traitement des eaux. Autrement, les carapaces non valorisées seraient éliminées par enfouissement ou rejet en mer. Nous avons produit différents types de complexe à base de chitosane et nous avons comparé leurs propriétés pour déterminer le complexe pouvant le mieux répondre à une utilisation dans le traitement des eaux et pour comprendre le mécanisme d'adsorption. Les différents complexes produits sont: des billes de chitosane précipitées dans le NaOH, ces billes ont été réticulées avec des concentrations et des temps d'incubation variables par un réactif bifonctionnel, le glutaraldéhyde. Nous avons aussi produit des billes de chitosane-xanthane, un complexe qui avait déjà été utilisé pour l'immobilisation d'enzyme. Ces billes étant peu résistantes, nous avons procédé à leur réticulation et à leur greffage par différentes concentrations d'acide acrylique, la réticulation par le glutaraldéhyde ne donnant pas les résultats escomptés. Nous avons aussi réalisé des billes de chitosane-xanthane réticulées et greffées par du poly(éthylène imine), PEI. L'acide acrylique nous permettait d'augmenter la proportion de groupements carboxyles alors que le PEI augmentait la concentration en groupements amines présent dans le complexe. Le PEI est un polymère composé de groupements amines primaires, secondaires et tertiaires présents dans des proportions 1:2:1. Nous avons montré que les propriétés des différents complexes varient selon leur composition ce qui permet des applications variées. Le complexe chitosane­ xanthane-acide acrylique est d'ailleur très polyvalent puisque pouvant se comporter comme un échangeur anionique ou cationique selon le pH, alors qu'à un pH neutre il possède de bonnes propriétés de chélation. La chélation est spécifique pour l'adsorption des métaux lourds.