Élimination des hydrocarbures et des métaux lourds de l'eau de pétrole par des méthodes modernes de nanotechnologie verte

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 5637 (2023) Citer cet article

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Métaux lourds considérés, tels que As(III), Bi(II), Cd(II), Cr(VI), Mn(II), Mo(II), Ni(II), Pb(II), Sb(III) , Se(-II), Zn(II), et les composés chimiques contaminants (hydrocarbures aromatiques monocycliques tels que les dérivés phénoliques ou polycycliques) dans les eaux usées (industries pétrochimiques : usines de production de pétrole et de gaz) sont aujourd'hui une préoccupation majeure en toxicologie environnementale en raison de leur effets toxiques sur la vie aquatique et terrestre. Afin de maintenir la biodiversité, les écosystèmes de l’hydrosphère et les populations, il est crucial d’éliminer ces métaux lourds et composés chimiques polluants du milieu aquatique. Dans cette étude, différentes nanoparticules (α-Fe2O3, CuO et ZnO) ont été synthétisées par la méthode de synthèse verte à l'aide d'extrait de feuille de Portulaca oleracea et caractérisées par spectrophotomètres UV-Vis, spectroscopie FTIR, diffraction des rayons X (DRX), microscopie électronique à balayage ( SEM), techniques de spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS) afin d'étudier la morphologie, la composition et la structure cristalline des NP, celles-ci ont ensuite été utilisées comme adsorbant pour l'élimination de l'As(III), du Bi(II), du Cd(II), du Cr. (VI), Mn(II), Mo(II), Ni(II), Pb(II), Sb(III), Se(-II) et Zn(II) des eaux usées, et les efficacités d'élimination ont été obtenues 100 % dans des conditions optimales.

La quantité massive d’eau gaspillée produite lors de l’extraction du pétrole brut est connue sous le nom d’eau produite. Il s’agit d’eau d’injection de puits de pétrole mélangée à de l’eau de formation déjà présente dans le puits. L'eau produite dissout les solides et les matières en suspension et contient une concentration élevée d'huile. Cette recherche s'intéresse au traitement des eaux issues de la compagnie pétrolière ALGÉRIE Sud1.

Dans l’industrie pétrolière, la demande croissante de pétrole brut entraîne des rejets très importants causant des dommages irréversibles et irréparables à la nature et à l’environnement. Parmi ces rejets, on peut citer les eaux de gisement accompagnées de pétrole brut qui sont obtenues au niveau du séparateur à la sortie des puits de pétrole, caractérisées essentiellement par des teneurs élevées en hydrocarbures ainsi que par des teneurs élevées en matières en suspension et en métaux lourds2. Ces métaux sont résistants à la dégradation environnementale, difficiles à métaboliser et ont le potentiel de s’accumuler dans les chaînes alimentaires des humains ou des écosystèmes par ingestion3.

Pour lutter efficacement contre ces problèmes de pollution dont les conséquences sont variées, plusieurs solutions ont été avancées par les chercheurs dans ce domaine mais nécessitent des moyens colossaux que les compagnies pétrolières doivent prendre en charge. Parmi les solutions, il s'agit de caractériser, traiter et valoriser ces eaux de gisement en éliminant les métaux lourds et en évitant la formation de mares, source de pollution des nappes phréatiques4.

Il existe actuellement des moyens de traiter l’eau provenant des industries pétrolières et gazières avec des matières premières coûteuses, ce qui entraîne un coût énorme pour produire de l’eau traitée en vue d’une éventuelle réutilisation5. A titre indicatif, ces procédés présentent certaines limites comme l'impossibilité d'éliminer certains éléments et la production de déchets secondaires nécessitant un traitement complémentaire. Le but de ce projet est de fabriquer localement des composés de taille nanométrique à moindre coût et présentant des performances élevées pour éliminer les déchets de différents types et tailles.

Dans le monde d'aujourd'hui, les chercheurs et les scientifiques s'intéressent de plus en plus aux nanoparticules inorganiques, en particulier aux oxydes, car elles sont considérées comme un pilier scientifique grâce à leur représentation des réalisations scientifiques et technologiques modernes6,7. Les nanoparticules d'oxyde métallique ont été largement utilisées dans diverses applications, telles que les nanoparticules d'argent, de fer, de cuivre, d'or et d'oxyde telles que l'oxyde de fer (hématite α-Fe2O38, magnétite Fe3O49), l'oxyde de zinc10,11 et l'oxyde de cuivre (cuivre). oxyde Cu2O12 et oxyde cuivrique CuO13), il a été largement utilisé dans de nombreuses applications différentes en ingénierie des matériaux, en biochimie et en médecine14,15. Ces nanoparticules d'hématite (α-Fe2O3), d'oxyde de zinc et d'oxyde cuivrique (CuO) ont suscité l'intérêt des chercheurs en raison de leurs capacités structurelles, optiques et catalytiques inhabituelles, de leur grande surface spécifique et de leur résistance à la corrosion, ce qui en fait un choix prometteur. pour la catalyse et les applications biologiques16. Les nanoparticules (α-Fe2O3, CuO et ZnO) sont considérées comme efficaces et peuvent servir de vecteurs de médicaments. En outre, les nanoparticules (α-Fe2O3, CuO et ZnO) ont diverses applications médicales, telles que des activités antibactériennes, antifongiques, anticancéreuses et antidiabétiques.