{"id":36067,"date":"2023-02-16T08:35:55","date_gmt":"2023-02-16T08:35:55","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/charbon-actif-matiere-biologique\/"},"modified":"2024-09-18T14:09:17","modified_gmt":"2024-09-18T12:09:17","slug":"charbon-actif-matiere-biologique","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/fr\/charbon-actif-matiere-biologique\/","title":{"rendered":"Charbon actif : mati\u00e8re biologique"},"content":{"rendered":"\n

\n\tCharbon actif : mati\u00e8re biologique\n\t<\/h2>\n\tIl est bien connu que le r\u00e9sultat de certaines mati\u00e8res biologiques entrant ou persistant dans l’approvisionnement en eau: la maladie. Rendu plus facile \u00e0 \u00e9liminer gr\u00e2ce \u00e0 l’utilisation de la filtration au charbon actif, ce troisi\u00e8me article d’une s\u00e9rie de
\n charbon actif pour la purification de l’eau<\/a>
\n<\/u>, se penche justement sur cela. L’approvisionnement en eau potable propre est essentiel \u00e0 la vie – c’est aussi simple que cela. De plus, l’utilisation de charbon actif comme support pour le mat\u00e9riel biologique peut \u00eatre utile.<\/em>\n

\n\tIntroduction\n\t<\/h2>\n\tL’id\u00e9e derri\u00e8re l’utilisation du CAG comme
\n filtre<\/a>
\n<\/u> pour le mat\u00e9riel biologique est bas\u00e9e sur sa porosit\u00e9 et ses propri\u00e9t\u00e9s de surface. Des mol\u00e9cules allant des virus aux macromol\u00e9cules en passant par les organismes polycellulaires peuvent \u00eatre pi\u00e9g\u00e9es par le CAG. Mais l’utilisation de CAG avec des mol\u00e9cules biologiques soutenues peut \u00e9liminer les polluants conventionnels; Les virus peuvent \u00eatre immobilis\u00e9s via une combinaison de CAG et de m\u00e9tal.\n

\n\tAjout d’un filtre \u00e0 charbon: filtration simple\n\t<\/h2>\n\t

Les chercheurs ont constat\u00e9 qu’il existe une forte corr\u00e9lation entre les prot\u00e9ines (macromol\u00e9cules relativement grandes) et la quantit\u00e9 accrue de pores de macro-taille, c’est-\u00e0-dire. exactement ce que GAC fournit. Cet effet de la distribution de la taille des pores sur le CAG biologique sugg\u00e8re que l’adsorption sur toute la surface est dynamique, ce qui ouvre la porte \u00e0 diff\u00e9rentes quantit\u00e9s de temps de s\u00e9jour, ce qui entra\u00eene une variance de la biod\u00e9gradation(1). La biod\u00e9gradation a toujours \u00e9t\u00e9 consid\u00e9r\u00e9e comme moins importante que l’adsorption dans la filtration des biomol\u00e9cules au CAG. Les pores de taille macro ont des diam\u00e8tres compris entre 0,2 et 10 \u03bcm.<\/p>\n

Des exemples de voies de filtration conventionnelles avec CAG biologique comprennent celles avec du bromate. Le bromate est oxyd\u00e9 en bromure par le CAG. L’\u00e9limination du bromate est essentielle pour s’assurer que l’eau est suffisamment bonne pour l’expression biologique(2). L’\u00e9limination conventionnelle avec du peroxyde d’hydrog\u00e8ne n’est pas une voie aussi attrayante. Dans la voie de traitement de l’eau, les esp\u00e8ces bact\u00e9riennes Polaromonas<\/em> et Hydrogenophaga<\/em> sont les bact\u00e9ries pr\u00e9dominantes filtr\u00e9es par des filtres \u00e0 charbon actif granulaires(3) – parmi beaucoup d’autres – sugg\u00e9rant une large applicabilit\u00e9 du CAG en tant que filtre d’\u00e9limination des bact\u00e9ries. Les probl\u00e8mes de colonisation des bact\u00e9ries sur le CAG apr\u00e8s filtration sont discut\u00e9s plus loin.<\/em><\/p>\n

D’autres types de biomol\u00e9cules comprennent les virus. D\u00e8s les ann\u00e9es 1970, on a \u00e9tudi\u00e9 l’adsorption du poliovirus sur le charbon actif(4). Ceci est d’autant plus important que l’un des modes de propagation du poliovirus est l’eau. Si l’eau est facilement filtr\u00e9e du poliovirus, il ne peut pas se propager. La r\u00e9duction du pH de la solution des d\u00e9chets ou de l’eau stagnante \u00e0 2,5 \u00e0 4,5 l\u00e9g\u00e8rement acide fait du CAG un adsorbant beaucoup plus performant. En broyant le CAG \u00e0 une taille de pores d’environ 10 \u03bcm, les virus et les bact\u00e9riophages sont plus facilement \u00e9limin\u00e9s de la solution aqueuse tamponn\u00e9e. L’avantage de la plus petite taille des particules du CAG signifiait qu’il y avait une force de r\u00e9pulsion \u00e9lectrophor\u00e9tique plus faible entre le virus et la surface, ce qui, combin\u00e9 \u00e0 une surface virale plus hydrophobe (le charbon actif est \u00e9galement hydrophobe), signifiait une meilleure filtration(5).<\/p>\n

La diff\u00e9rence entre les modes d’activation – activ\u00e9 \u00e0 la vapeur ou activ\u00e9 chimiquement – sur CAG a \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9e pour la biod\u00e9gradation du carbone organique dissous (COD). L’exp\u00e9rimentation a montr\u00e9 peu ou pas de diff\u00e9rence entre les modes. L’ozonation, qui est une m\u00e9thode courante de pr\u00e9traitement du CAG, a \u00e9galement \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9e et n’a eu aucune incidence(6).<\/p>\n

Il existe un large \u00e9ventail de proc\u00e9dures pour \u00e9liminer les mati\u00e8res bact\u00e9riennes des filtres au CAG, dont bon nombre sont similaires(7). Il va sans dire que les filtres CAG sont plus que capables de r\u00e9sister \u00e0 n’importe qui.<\/p>\n

Comme toujours avec la filtration au CAG, l’objectif est d’\u00e9liminer autant de mati\u00e8re que possible. La filtration au CAG facilite les processus microbiens qui sont eux-m\u00eames capables d’\u00e9liminer le carbone organique biod\u00e9gradable – et d’autres mat\u00e9riaux – de l’eau de surface ou de l’eau stagnante qui peut ou n’a pas \u00e9t\u00e9 trait\u00e9e \u00e0 l’ozone. L’ensemble du processus assure la stabilit\u00e9 biologique de l’eau.<\/p>\n\t\t\t\t\"eau\n

\n\tLe charbon actif en tant qu’h\u00f4te: utiliser des mat\u00e9riaux biologiques pour purifier l’eau\n\t<\/h2>\n\t

La recherche a montr\u00e9 que les d\u00e9ploiements \u00e0 long terme de CAG pour la purification de l’eau peuvent b\u00e9n\u00e9ficier du maintien d’un biofilm \u00e0 la surface du charbon actif. L’atteinte d’un \u00e9quilibre \u00e9cologique sur charbon actif biologique permet d’obtenir un filtre plus efficace et plus r\u00e9sistant, \u00e0 condition que l’int\u00e9grit\u00e9 du biofilm puisse \u00eatre maintenue(8), en fait, la dur\u00e9e de vie des biofiltres au CAG peut \u00eatre prolong\u00e9e de cette mani\u00e8re. Le maintien d’un biofilm aussi sain peut \u00eatre assur\u00e9 avec un pH l\u00e9g\u00e8rement \u00e9lev\u00e9 et une teneur r\u00e9duite en oxyg\u00e8ne dissous, garantissant ainsi la formation d’un exc\u00e8s de bact\u00e9ries filamenteuses.<\/p>\n

S’appuyant sur cette id\u00e9e, la recherche a examin\u00e9 l’effet de la profondeur du lit filtrant du CAG biologique sur l’efficacit\u00e9 globale du filtre, les voies de filtration plus longues \u00e9tant responsables d’une plus grande diversit\u00e9 d’esp\u00e8ces bact\u00e9riennes dans la masse. Il a \u00e9t\u00e9 constat\u00e9 que la performance globale n’est pas corr\u00e9l\u00e9e \u00e0 la pr\u00e9sence \u00e9lev\u00e9e de telles bact\u00e9ries, de mani\u00e8re contre-intuitive(9). Les chercheurs sugg\u00e8rent que la fonctionnalit\u00e9 accrue (c’est-\u00e0-dire l’am\u00e9lioration des performances de filtration) est le r\u00e9sultat d’une distribution plus uniforme du mat\u00e9riel biologique.<\/p>\n

Un tel comportement est utile. La biosorption des esp\u00e8ces de Cr(VI) par trois bact\u00e9ries appuy\u00e9es sur le CAG. Ces bact\u00e9ries sont connues pour r\u00e9duire le chrome \u00e0 un \u00e9tat d’oxydation inf\u00e9rieur, qui est ensuite adsorb\u00e9 par le CAG. \u00c0 50 mg de chrome L-1 en solution aqueuse, l’absorption du m\u00e9tal par le CAG biologique variait entre 1,96 et 3,60 mg g-1<\/sup>. Le doublement de la concentration de chrome a conduit \u00e0 des plages d’absorption de 0,66 \u00e0 1,12 mg g-1<\/sup> pour les trois types de bact\u00e9ries(10).<\/p>\n

S’appuyant sur l’id\u00e9e de GAC bact\u00e9riens, un tel exemple a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9 en utilisant la bact\u00e9rie Phragmitis communis<\/em>, qui est capable d’effectuer la d\u00e9gradation du 4-chloroph\u00e9nol. Lorsqu’une solution aqueuse de 4-chloroph\u00e9nol \u00e0 100 mg L-1<\/sup> a \u00e9t\u00e9 introduite dans la colonne de CAG-P. communis,<\/em> environ un quart \u00e9tait imm\u00e9diatement disponible pour la biod\u00e9gradation, tandis que le reste \u00e9tait adsorb\u00e9 sur le CAG(11). Des tactiques similaires peuvent \u00eatre appliqu\u00e9es \u00e0 d’autres syst\u00e8mes d’eau cherchant \u00e0 \u00e9liminer d’autres mati\u00e8res organiques chlor\u00e9es.<\/p>\n

Dans l’ensemble, la double nature des bact\u00e9ries support\u00e9es et du charbon actif granulaire offre des avantages synergiques pour assurer une eau plus propre.<\/p>\n\t\t\t\t\"Belle\n

\n\tLe charbon actif en tant qu’h\u00f4te : utiliser des m\u00e9taux et d’autres mat\u00e9riaux pour immobiliser les virus\n\t<\/h2>\n\t

Une application de niche – mais tr\u00e8s pertinente – du charbon actif dans la filtration de l’eau est la capacit\u00e9 d’immobiliser les virus d’origine hydrique de concert avec des m\u00e9taux tels que l’or et l’argent, parfois sous forme de nanoparticules. S’appuyant sur l’excellente porosit\u00e9 et la chimie de surface du CAG, il est facilement am\u00e9lior\u00e9, ce qui permet l’\u00e9laboration et l’adaptation des r\u00e9sultats.<\/p>\n

Le charbon actif qui a \u00e9t\u00e9 modifi\u00e9 avec des nanoparticules d’argent et d’oxyde de cuivre s’est r\u00e9v\u00e9l\u00e9 efficace pour \u00e9liminer les virus de l’eau(12). Des suspensions du bact\u00e9riophage T4 ont \u00e9t\u00e9 pass\u00e9es \u00e0 travers le filtre, un \u00e9chantillon de CAG dop\u00e9 \u00e0 0,5 % en poids d’argent et \u00e0 1,0 % d’oxyde de cuivre \u00e9tant responsable d’une r\u00e9duction logarithmique de 5,53 % du bact\u00e9riophage T4 dans l’eau. La teneur en argent et en cuivre du filtrant r\u00e9sultant \u00e9tait bien inf\u00e9rieure aux limites de s\u00e9curit\u00e9 pour l’eau potable. Par cons\u00e9quent, cette m\u00e9thode convient \u00e0 la purification de l’eau. De m\u00eame, l’adsorption de l’iode mol\u00e9culaire sur le CAG \u00e9tait efficace pour l’immobilisation d’E. coli <\/em>et d’un virus de la grippe aviaire(13). Les r\u00e9sultats ont \u00e9t\u00e9 compar\u00e9s \u00e0 la chaux \u00e9teinte, largement utilis\u00e9e comme antibact\u00e9rien en agriculture, que le CAG a facilement surpass\u00e9e. Enfin, l’adsorption de virus plus contemporains, y compris le SRAS-CoV2 – responsable de la r\u00e9cente pand\u00e9mie mondiale – a \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9e. Il a \u00e9t\u00e9 constat\u00e9 que la combinaison des pores macro, micro et m\u00e9so dans le CAG est suffisamment poreuse pour immobiliser l’agent pathog\u00e8ne du SRAS-CoV2(14). Les auteurs de l’\u00e9tude donnent donc foi \u00e0 l’id\u00e9e que les masques faciaux contenant du charbon actif sont efficaces pour r\u00e9duire la transmission.<\/p>\n\t\t\t\t\"Processus\n

\n\tInconv\u00e9nients\n\t<\/h2>\n\t

Comme pour toutes les m\u00e9thodes, l’utilisation de charbon actif granulaire avec des mat\u00e9riaux biologiques pr\u00e9sente de l\u00e9gers inconv\u00e9nients. La premi\u00e8re est que si le traitement post-filtration n’a pas lieu – ou est effectu\u00e9 de mani\u00e8re inefficace – alors les agents pathog\u00e8nes m\u00eames que nous essayons de filtrer peuvent se d\u00e9velopper et persister \u00e0 la surface du CAG. Yersinia enterocolitica<\/em>, Salmonella typhimurium<\/em> et Escherichia coli <\/em>peuvent toutes coloniser et se d\u00e9velopper avec du CAG st\u00e9rile(15). Cela souligne la n\u00e9cessit\u00e9 de garantir des strat\u00e9gies ad\u00e9quates de lavage \u00e0 contre-courant et\/ou de r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration du filtre. Des \u00e9tudes en microscopie \u00e9lectronique \u00e0 balayage ont montr\u00e9 que, dans certains cas, m\u00eame avec une d\u00e9sinfection avec une solution de chlore dilu\u00e9 (2 mg L-1<\/sup>), le CAG peut \u00eatre colonis\u00e9 par des bact\u00e9ries qui se d\u00e9veloppent dans les fissures et les crevasses(16). Par cons\u00e9quent, une partie de la nature m\u00eame du CAG – la porosit\u00e9 – signifie qu’il doit \u00eatre trait\u00e9 de mani\u00e8re exhaustive apr\u00e8s utilisation. Les auteurs proposent cela comme une hypoth\u00e8se sur la raison pour laquelle les bact\u00e9ries peuvent persister dans les filtres qui ont \u00e9t\u00e9 laiss\u00e9s dans l’eau stagnante \u00e0 la longue.<\/p>\n

\n\tR\u00e9sum\u00e9\n\t<\/h2>\n\t
    \n
  • Le charbon actif granulaire – et le charbon actif actif biologique – sont des outils utiles pour assurer la stabilit\u00e9 et la puret\u00e9 biologique de l’eau<\/li>\n
  • La simple filtration au CAG peut \u00eatre applicable \u00e0 l’\u00e9limination des bact\u00e9ries de l’eau dans certaines conditions, en s’appuyant sur la nature hautement poreuse du CAG pour le faire.<\/li>\n
  • Selon le type de CAG, il peut \u00eatre utilis\u00e9 pour soutenir les bact\u00e9ries ou une autre vie mol\u00e9culaire \u00e0 utiliser comme filtre pour \u00e9liminer, par exemple, le chrome de la solution<\/li>\n
  • Les virus, y compris le poliovirus, peuvent \u00eatre immobilis\u00e9s par AMC, ce qui garantit une eau potable salubre. Des effets similaires sont observ\u00e9s avec les bact\u00e9riophages<\/li>\n
  • Pour le CAG dans les milieux biologiques, il est essentiel de pouvoir laver ou r\u00e9g\u00e9n\u00e9rer le filtre, sinon le risque d’accumulation d’agents pathog\u00e8nes, ce qui peut rendre le filtre inactif.<\/li>\n<\/ul>\n\t\t\t\t\"Carbone\"\n\t

    R\u00e9f\u00e9rences<\/strong><\/p>\n

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    2 M. Asami et al<\/em>., Water Res.<\/em>, 1999<\/strong>, 33, 2797<\/p>\n

    3 B. Wullings et al.<\/em>, J. Appl. Microbiol.<\/em>, 2009, 107<\/strong>, 1457<\/p>\n

    4 C. P. Gerba et al.<\/em>, Environ. Sci. Tech.<\/em>, 1975<\/strong>, 9, 727<\/p>\n

    5 T. Matsishita et coll<\/em>., Separation Purification Tech.<\/em>, 2013, 107<\/strong>, 79<\/p>\n

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    8 N. Boon et coll<\/em>., Water Res.<\/em>, 2011<\/strong>, 45, 6355<\/p>\n

    9 C. Quintiles et coll.<\/em>, J. Hazard. Mater.<\/em>, 2008<\/strong>, 153, 799<\/p>\n

    22 H L. Castro et al.<\/em>, Appl. Microbiol. Biotechnologie.<\/em>, 1999<\/strong>, 52, 722<\/p>\n

    11 M. F. Silva et al.<\/em>, Environ. Tech.<\/em>, 2017<\/strong>, 38, 2058<\/p>\n

    12 K. Otsuki et coll<\/em>., J. Carbon Res.<\/em>, 2021<\/strong>, 7, 86<\/p>\n

    13 A. K. Azad et al.<\/em>, J. Eng. Tech. Sci.<\/em>, 2021<\/strong>, 4, 210404<\/p>\n

    14 G. A. McFeters et coll.<\/em>, Appl. Environ. Microbiol.<\/em>, 1985<\/strong>, 50, 1378<\/p>\n

    15 G. A. McFeters et coll.<\/em>, Appl. Environ. Microbiol.<\/em>, 1984<\/strong>, 48, 918<\/p>\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Il est bien connu que le r\u00e9sultat de certaines mati\u00e8res biologiques entrant ou persistant dans l\u2019approvisionnement en eau: la maladie. Rendu plus facile \u00e0 \u00e9liminer gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019utilisation de la filtration au charbon actif, ce troisi\u00e8me article d\u2019une s\u00e9rie de charbon actif pour la purification de l\u2019eau, se penche justement sur cela. L\u2019approvisionnement en eau potable propre est essentiel \u00e0 la vie – c\u2019est aussi simple que cela. 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