M - Industrie - Charbons actifs v2023

Ressources documentaires. Métiers de l’environnement / Module Élaboration de charbons
actifs à partir de déchets locaux pour traiter les eaux usées industrielles
1 ©Institut de la Francophonie pour le développement durable
Élaboration de charbons actifs à partir de déchets locaux pour traiter les eaux usées
industrielles
Gildas AGOSSOU
Table des matières
Introduction ............................................................................................................... 2
SÉQUENCE 1 : Les valeurs socio-économique et environnementale du charbon
actif ............................................................................................................................ 3
A. Eaux usées industrielles....................................................................................... 3
B. Traitement des eaux usées industrielles ............................................................. 4
SÉQUENCE 2 : Les procédés de production du charbon actif ............................. 7
A. Le charbon actif .................................................................................................... 7
B. Matières premières................................................................................................ 7
C. Etapes de production ............................................................................................ 8
Séquence 3 : Opportunités d’auto-emploi avec les charbons actifs ................. 13
A. Traitement des eaux usées industrielles ............................................................13
B. Décarbonatation de l’eau .....................................................................................14
C. Savon au charbon actif ........................................................................................15
D. Conditions favorables pour entreprendre avec les charbons actifs ................18
E. Calcul de la rentabilité de votre activité de production de charbon actif ............19
Conclusion .............................................................................................................. 22

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actifs à partir de déchets locaux pour traiter les eaux usées industrielles
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Introduction
Notre monde fait face actuellement à des défis environnementaux et énergétiques de grande
envergure. Par exemple, selon une étude menée par la Banque Mondiale, le monde doit gérer
actuellement près de 2 milliards de tonnes de déchets municipaux chaque année. Ces chiffres
pourraient ne pas s’améliorer et pourraient même augmenter de 70 % d’ici 2050… à moins
que quelque chose soit fait. Cette situation s’impose à tous les pays et à tous les continents,
ce qui exige une nouvelle dynamique, une prise d’initiatives réfléchies et l’engagement de tous.
Si vous suivez ce module, c’est certainement parce que vous voulez vous impliquer dans la
lutte et contribuer à l’atteinte des objectifs de développement durable. Industriel,
environnementaliste, jeune entrepreneur, etc., ce cours est conçu pour vous.
Dans la première séquence de ce cours, nous allons démystifier la notion de charbon actif,
nous parlerons de ses spécificités, de ses différents usages, de ses avantages par rapport à
d’autres matériaux compétitifs. La deuxième séquence présentera les différentes étapes pour
la production de charbon actif à partir de déchets locaux. Nous indiquerons quelques éléments
à prendre en compte lors de la production. Trois déchets locaux sont ciblés à savoir, les
coques de noix de coco (Cocos nucifera), les copeaux de bois de teck (Tectona grandis) et
les épluchures d’ananas (Ananas Comosus). Enfin, dans la dernière séquence, nous vous
montrerons quelques possibilités d’auto-emploi que les déchets et les charbons actifs peuvent
vous offrir, dans un contexte où le marché de l’emploi est de plus en plus étroit.

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SÉQUENCE 1 : Les valeurs socio-économique et environnementale du
charbon actif
Nous nous intéresserons ici aux spécificités et usages des charbons actifs, notamment en ce
qui concerne le traitement des eaux usées industrielles.
A. Eaux usées industrielles
La notion d’eaux usées n’est pas totalement nouvelle. Pour laver la vaisselle chez vous, vous
prenez généralement une certaine quantité d’eau relativement propre à laquelle vous ajoutez
une quantité raisonnable de détergents. Une fois les assiettes propres, vous avez de l’eau
sale savonneuse que vous finirez par rejeter. C’est la même chose qui se passe en industrie
mais l’eau usée industrielle est beaucoup plus problématique pour l’environnement. Imaginez-
vous dans une industrie textile par exemple. Tout part de fibres naturelles ou synthétiques. On
procède successivement à la filature, au tissage, à la teinture et au finissage qui peut inclure
différentes opérations unitaires selon le cas. Au cours du procédé, on ajoute souvent des
colorants et plusieurs autres produits chimiques ayant soit un rôle ignifuge, ou hydrofuge, ou
adoucissant, etc.
A la fin, on obtient un tissu prêt à être commercialisé, mais aussi des eaux usées fortement
colorées et contenant des quantités non négligeables des différents produits ajoutés pour
conférer telle ou telle autre propriété au tissu. Cette eau ne sera plus utile dans l’unité
industrielle dans cet état. Si elle est rejetée dans les eaux de surface, elle va perturber le bien-
être des espèces aquatiques et finir par avoir à la longue des effets néfastes sur la santé
humaine.
C’est pour cela que, tant au niveau international que national, les réglementations naissent
pour obliger les entreprises industrielles à penser au traitement de leurs eaux usées avant tout
rejet dans le milieu ambiant. Cependant, les textes peuvent varier d’un pays à un autre et
même d’une industrie à l’autre. Les conditions locales sont souvent prises en compte dans
l’établissement de ces valeurs limites. Néanmoins, certains paramètres sont utilisés de façon
standard pour juger de la qualité d’une eau usée industrielle.
On pourrait penser que l’industrie va creuser des regards et y stocker ces eaux. Le problème
ne serait pas résolu car une telle eau résiste à la dégradation biologique naturelle.
La quantité de polluants biodégradable peut être évaluée au laboratoire : c’est la DBO (ou
Demande Biologique en Oxygène). La Demande Chimique en Oxygène (DCO) comprend la
portion biodégradable et celle qui ne l’est pas. On évalue aussi les solides totaux en
suspension (STS), l’azote total et le phosphore total.
Dans le tableau suivant, nous vous présentons quelques normes nationales concernant
certains paramètres.

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Quelques normes nationales relatives aux eaux usées industrielles
Paramètres
Maroc
Tunisie
Algérie
France
DCO (mg/L)
500
90
120
125
DBO (mg/L)
100
30
40
25
STS (mg/L)
50
30
30
35
Azote total (mg/L)
30
30
40
12
Phosphore total (mg/L)
10
0,1
-
2
La différence entre la DCO et la DBO donne la portion de polluants non biodégradable dans
l’eau usée. Plus elle est élevée, moins efficace est le traitement biologique. L’industrie doit
donc aller vers des procédés de traitement plus spécifiques.
B. Traitement des eaux usées industrielles
Par exemple, on s’est intéressé à la qualité des eaux usées d’une entreprise de teinturerie
artisanale au Bénin. La DCO était de l’ordre de 2130 mg/L et la DBO de 181 mg/L après
plusieurs jours passés dans des fosses à l’air ambiant. Il faut nécessairement des procédés
plus spécifiques pour traiter une telle eau avant rejet dans les eaux de surface.

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Il en existe un grand nombre comme vous pouvez le voir sur la figure suivante. Chaque
procédé a ses avantages et ses inconvénients
Il faut noter que pour le traitement des eaux usées industrielles, il n’y a pas de procédé
magique car ils se complètent la plupart du temps pour l’obtention d’un niveau de dépollution
optimal. Cependant, dans le lot, le choix se porte rapidement sur l’adsorption qui est un
procédé relativement facile à mettre en œuvre, nécessitant peu de maintenance et moins
coûteux que plusieurs autres procédés de décontamination.
L’adsorption est en réalité un phénomène au cours duquel des substances (appelées
adsorbat) d’intérêt se fixent sur la surface d’un corps (appelé adsorbant). Ce phénomène est
donc bien différent de l’absorption qui est un phénomène de volume au cours duquel les
substances d’intérêt « pénètrent » la structure du corps récepteur. Pensez à comment la
vapeur d’eau « se dépose » sur la surface d’une vitre.
L’adsorbant a donc une surface poreuse qui lui permet de capter les molécules d’intérêt. La
surface spécifique d’un adsorbant traduit la surface disponible par gramme du produit. Plus
cette valeur est élevée, plus petite sera la quantité d’adsorbant utile pour traiter une certaine
quantité d’eau.
On utilise plusieurs types d’adsorbants pour traiter les eaux usées. Il s’agit par exemple de
l’argile, des zéolithes, de l’alumine activée, de la pouzzolane et du charbon actif. Le charbon
actif offre la plus grande surface spécifique (allant jusqu’à 2500 𝑚2 /g). De plus, il peut être
utilisé pour l’élimination d’une large gamme de polluants, pour le stockage de l’hydrogène
(énergie, automobile), pour la désintoxication (domaine médical), pour l’unification de la peau
(domaine cosmétique), etc.
Le charbon est un matériau connu dans tous les pays du monde. Ses propriétés adsorbantes
ont depuis toujours été utilisées. Par exemple, certains l’emploient le matin pour rendre propre
la bouche ; d’autres en appliquent dans les aisselles pour éliminer les odeurs, etc.
Echange
d’ions
Extraction
liquide/liquide
Filtration
membranaire
Oxydation
avancée
Dégradation
biologique
Electrochimi
e
Coagulation
/floculation
Oxydation
chimique
Adsorption