Avis de soutenance de Doctorat en Sciences de Madame Youcefi Djamila

Abstract:

This research project is a contribution to the valorization of an Algerian plant species which is the Sapindus mukorossi in order to discover new environmental, pharmaceutical or cosmetic applications. The husks of the fruit used as a biosorbent of Methylene Blue. Native and pollutant-laden biosorbents were analyzed by FTIR, SEM, BET, and XRF and showed porous and heterogeneous surfaces. The carboxyl, hydroxyl, carbonyl and phenyl functional groups are reactive and interact with the external surfaces of the biosorbents. Analysis by XRF has revealed Ca and K ion exchanges preferentially with the micropollutants.

Optimized parameters (dosage of adsorbent is 2 g/L, contact time at equilibrium 60 min and pH 5). The pseudo second-order model showed a good agreement with the experimental data where the correlation coefficients were greater than 0.96 confirming that the MB removal process was driven by the sorption mechanism.

Our results also showed that the Langmuir model better describes the adsorption of methylene blue on Sapindus biosorbents and the waste leaves of Thymus and Origanum for comparison.The values of the thermodynamic parameters indicated that the biosorption of methylene blue was spontaneous and endothermic with the residues of Origanum and Sapindus but exothermic with those of Thymus. Under conditions of neutral pH and room temperature, the maximum adsorption capacities reached are 24.2; 33.3 and 41 mg of methylene blue per gram of  biosorbent respectively for the pericarp fibers of Sapindus mukorossi, Origanum and Thymus The aqueous extract rich in saponins showed a synergy with the biosorbent for the elimination of the dye, this result has been confirmed by FTIR.

For the retention of lead on biosorbents, by atomic absorption spectroscopy, it has been proven that the removal rate of lead has reached almost 100%; this highlights the significant affinity of the metal for the biosorbent (SMPF).

The study of the surface activity of the aqueous extract of fruit pericarps by determining the CMC by conductimetry and by measuring surface tensions; the CMC value is 0.18 g/ml. The emulsifying activity was also evaluated. The emulsification index for the two Sapindus mukorossi solutions, one at CMC and the other above CMC. In comparison with SDS solutions; the extracts showed good emulsifying activity with kerosene and with olive oil compared to SDS. Good foaming stability has been tested by the Ross Mills method.

The aqueous and ethanolic extracts of the fruits and leaves exhibited the strongest antioxidant activity for applications in the pharmaceutical and cosmetic fields.

Key words : Antioxidant activity, biosorption, Sapindus mukorossi, Thymus numidicus, Origanum glandulosum, Methylene blue, lead.

Résumé

Ce projet de recherche est une contribution à la valorisation d’une espèce végétale Algérienne qui est le Sapindus mukorossi afin de découvrir de nouvelles applications environnementales, pharmaceutiques ou cosmétiques. Les écorses du fruit utilisés comme biosorbant du Bleu de Méthylène. Les biosorbants natifs et chargés en  polluants ont été analysés par FTIR, MEB, BET, et XRF et ont montré des surfaces poreuses et hétérogènes. Les groupements fonctionnels carboxyl, hydroxyl, carbonyl et phényle  sont réactifs et interagissent avec les surfaces externes des biosorbants. L’analyse par XRF a mis en évidence des échanges d’ions de Ca et de K préférentiellement avec les micropolluants.

Les paramètres optimisés (dosage de l’adsorbant est de 2 g/L,  temps de contact à l’équilibre  de 60 min et pH 5).  Le modèle de pseudo second ordre a montré un bon accord avec les données expérimentales où les coefficients de corrélation étaient supérieurs à 0,96  confirmant que le processus d’élimination du MB était géré par le mécanisme de sorption.

Nos résultats ont montré aussi que le modèle de Langmuir décrit mieux l’adsorption du bleu de méthylène sur les biosorbants du sapindus et les déchets de feuilles de Thymus et Origanum à titre de comparaison. Les valeurs des paramètres thermodynamiques ont indiqué que la biosorption du bleu de méthylène était spontanée et endothermique avec les résidus d’Origanum  et de Sapindus  mais exothermique avec ceux de Thymus. Dans des conditions de pH neutre et de température ambiante, les capacités d’adsorption maximales atteintes sont de 24,2 ; 33,3 et 41 mg de bleu de méthylène par gramme de biosorbant respectivement pour les fibres de péricarpe de Sapindus mukorossi , Origanum  et Thymus L’extrait aqueux riche en saponines a montré une synergie avec le biosorbant pour l’élimination du colorant, ce résultat a été confirmé par FTIR.

Pour la rétention des ions Pb(II) sur le biosorbant SMPF, l’évaluation par spectroscopie d’absorption atomique a montré que le taux d’élimination des ions Pb²⁺ a atteint environ 100%. Ceci met en évidence l’affinité importante du métal pour ce biosorbant.

L’étude de l’activité de surface de l’extrait aqueux des péricarpes de fruits par détermination de la CMC par conductimétrie et par mesure des tensions superficielles a donné une valeur de la CMC de 0,18 g/ml.  L’activité émulsifiante a été également évaluée. L’indice d’émulsification  pour les deux  solutions de Sapindus mukorossi  une à la CMC et l’autre a une valeur supérieure à la CMC. En comparaison avec des  solutions de SDS ; les extraits ont prouvé  une bonne activité émulsifiante avec le kérosène et avec l’huile d’olive par rapport au SDS. Une bonne stabilité moussante a été testée par la méthode de Ross Mills

Les extraits aqueux et éthanolique des fruits et des feuilles ont exhibées la plus forte activité antioxydante pour des applications dans le domaine pharmaceutique et cosmétique.

Mots clés : Activité antioxydante, biosorption, Sapindus mukorossi, Thymus numidicus, Origanum glandulosum, Bleu de Méthylène, Plomb