Face à la contamination croissante des ressources en eau à l’échelle mondiale, les billes composites à base de chitosane et d’alginate (des biopolymères naturels) apparaissent comme des alternatives durables aux technologies conventionnelles de traitement des eaux usées. Dans une récente revue, des chercheurs de l’Université Hasanuddin, en Indonésie, dirigés par le Dr Heryanto Heryanto du département de physique, ont examiné en détail les avancées récentes dans la conception structurelle, le comportement thermodynamique et les propriétés physico-chimiques de ces adsorbants biopolymères. Leurs travaux ont été mis en ligne le 10 juillet 2026 et seront publiés dans le volume 35 de la revue Bioresource Technology Reports le 1er septembre 2026.
Les eaux usées issues des activités industrielles, agricoles et urbaines contiennent souvent des contaminants nocifs, tels que des métaux lourds, des colorants synthétiques et des résidus pharmaceutiques, parmi d’autres polluants émergents. La technologie d’adsorption est depuis longtemps reconnue comme l’une des méthodes les plus efficaces pour la dépollution des eaux usées en raison de sa grande efficacité, de sa facilité d’utilisation et de sa flexibilité face à divers types de contaminants. Les adsorbants conventionnels, comme le charbon actif commercial (AC) et les résines échangeuses d’ions synthétiques, sont cependant souvent coûteux, difficilement biodégradables et difficiles à récupérer après traitement, d’où la nécessité de trouver des alternatives plus sûres et plus durables.
Les composites de biopolymères sont apparus comme une alternative convaincante aux adsorbants conventionnels. Parmi eux, le chitosane et l’alginate ont retenu une attention particulière en tant que matrices de base en raison de leur renouvelabilité intrinsèque et de leur polyvalence chimique. « Ces composites de biopolymères offrent une approche durable pour développer des technologies efficaces de traitement des eaux usées », explique le Dr Heryanto. « Ils constituent une solution économique, facilement récupérable et réutilisable pour des méthodes durables de dépollution de l’eau. »
Issus de sources biologiques renouvelables, le chitosane et l’alginate constituent une base écologique pour le traitement durable des eaux usées. Les billes composites fabriquées à partir de ces biopolymères sont non toxiques et riches en groupes fonctionnels qui se lient facilement à une large gamme de polluants. Leur importance croissante dans ce domaine se reflète dans une analyse bibliographique systématique basée sur Scopus, menée par les chercheurs, couvrant les publications de 2018 à 2026. L’analyse a révélé une augmentation rapide de la recherche sur les matériaux composites à base de chitosane, les systèmes chitosane-alginate apparaissant constamment comme l’une des plates-formes les plus étudiées et les plus polyvalentes pour développer des adsorbants avancés.
Notamment, les applications pratiques des réseaux de biopolymères purs sont souvent limitées par une faible résistance mécanique, une mauvaise stabilité chimique et des difficultés liées à la régénération et à l’utilisation répétée. La revue met en évidence la façon dont ces limites sont surmontées grâce au développement de billes composites hybrides. L’incorporation d’additifs fonctionnels — tels que le charbon actif (AC), l’oxyde de graphène (GO) et la magnétite (Fe3O4) — atténue efficacement les contraintes des biopolymères purs.
Ces additifs fonctionnels augmentent la surface active, renforcent les interactions avec les contaminants, améliorent la stabilité mécanique et chimique et introduisent de nouvelles fonctionnalités telles que la séparation magnétique. Il en résulte que les billes composites présentent des capacités d’adsorption plus élevées, une élimination plus rapide des polluants, une meilleure sélectivité et une récupération et une régénération plus efficaces que les biopolymères non modifiés.
Au-delà des performances techniques, la revue souligne également les avantages de ces matériaux en matière de durabilité. De nombreuses billes composites sont produites à partir de matières premières renouvelables ou issues de biodéchets, ce qui réduit les coûts de production tout en maintenant les performances sur plusieurs cycles de régénération. Ces attributs en font des candidats attrayants pour des applications de traitement des eaux usées à grande échelle. Toutefois, de nouveaux progrès en matière d’extensibilité, de stabilité à long terme et d’efficacité de régénération restent cruciaux pour les applications pratiques.
Comme indiqué, les progrès dans la conception de ces billes biocomposites aident à surmonter de nombreuses limites associées aux adsorbants traditionnels. Ces travaux contribuent également aux Objectifs de développement durable (ODD) des Nations Unies, en particulier l’ODD 6 (Eau propre et assainissement), en mettant en avant des technologies durables pour éliminer les polluants des eaux usées. En utilisant des matériaux biodégradables et réutilisables pour des applications industrielles, cette approche soutient également l’ODD 9 (Industrie, innovation et infrastructure) et l’ODD 12 (Consommation et production responsables).
Dans l’ensemble, la revue souligne l’importance de développer des matériaux intelligents sensibles aux stimuli, d’améliorer l’efficacité de régénération et de renforcer les analyses technico-économiques afin de faciliter l’adoption industrielle.
« Au-delà de la dépollution des eaux usées, ces billes peuvent jouer un rôle important dans la bioéconomie circulaire au sens large. Ces composites de biopolymères intelligents pourraient trouver des applications en médecine de précision, en agriculture intelligente et dans d’autres technologies respectueuses de l’environnement », conclut le Dr Heryanto.
Article : Trends in recent advances of chitosan and alginate-based composite beads for wastewater remediation – Journal : Bioresource Technology Reports – Méthode : Systematic review – DOI : Lien vers l’étude
Source : Indonesia U
