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UFR ENVIRONNEMENT REPUBLIQUE DE CÔTE D’IVOIRE Union-Discipline-Travail --------

UFR ENVIRONNEMENT REPUBLIQUE DE CÔTE D’IVOIRE Union-Discipline-Travail ---------------------- Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique MASTER Physique chimie Option: Physique-Chimie appliquée à l’environnement THÈME: Présenté par : ZAMBLE Irié Christian JURY Président : M. KOUADIO Zilé Alex, Maître de Conférences, Université Jean Lorougnon Guédé Directeur : M. KONAN Kouakou Séraphin, Maître de Conférences, Université Jean Lorougnon Guédé Encadreur : Mme TOGNONVI Tohoué Monique Epse SOCADJO, Maître- Assistant, Université Peleforo Gon Couibaly Examinateur : M. EBLIN Sampah Georges, Maître-Assistant, Université Jean Lorougnon Guédé Soutenu publiquement le : 07/10/2021 CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIQUE DE LA CENDRE DE BAGASSE DE CANNE A SUCRE ISSUE DE L’UNITE AGRICOLE INTEGREE SUCRIVOIRE DE ZUENOULA LABORATOIRE : SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L'ENVIRONNEMENT ANNEE ACADEMIQUE : 2020-2021 N° D’ORDRE : 0422/2021 N° CARTE D’ETUDIANT : CI 04 16 008731 i UFR ENVIRONNEMENT REPUBLIQUE DE CÔTE D’IVOIRE Union-Discipline-Travail ---------------------- Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique MASTER Physique Chimie Option: Physique-Chimie appliquée à l’environnement THÈME: Présenté par : ZAMBLE Irié Christian JURY Président : M. KOUADIO Zilé Alex, Maître de Conférences, Université Jean Lorougnon Guédé Directeur : M. KONAN Kouakou Séraphin, Maître de Conférences, Université Jean LOROUGNON Guédé Encadreur : Mme TOGNONVI Tohoué Monique Epse SOCADJO, Maître- Assistant, Université Peleforo Gon Coulibaly Examinateur : M. EBLIN Sampah Georges, Maître-Assistant, Université Jean Lorougnon Guédé Soutenu publiquement le: 07/10/2021 CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIQUE DE LA CENDRE DE BAGASSE DE CANNE A SUCRE ISSUE DE L’UNITE AGRICOLE INTEGREE SUCRIVOIRE DE ZUENOULA LABORATOIRE : SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE L'ENVIRONNEMENT ANNEE ACADEMIQUE : 2020-2021 N° D’ORDRE : 0422/2021 N° CARTE D’ETUDIANT : CI 04 16 008731 i Dédicace Je dédie cet ouvrage accompagné d’un profond amour à : Mon très cher père ZAMBLE Bi Irié Charles qui n’a cessé de me soutenir dans toutes mes entreprises. Ma très chère mère YOUAN Lou ZOUNAN Clémentine qui n’a cessé de multiplier des prières à mon intention. Mes très chers oncles ZAMBLE Bi Zamblé Eugène & ZAMBLE Bi Tizié Fernand ainsi qu’à toutes ces personnes qui ont toujours cru en moi. ii Remerciements Ce mémoire représente bien plus que des travaux. Ce mémoire est la finalité de cinq longues et dures années d’études. C’est pourquoi je tiens tout d’abord à rendre gloire à Dieu sans qui je ne serais arrivé là. Je voudrais exprimer ma gratitude au Professeur TIDOU Abiba Sanogo Epse KONE, Professeur Titulaire, Présidente de l’Université Jean Lorougnon Guédé. Je voudrais exprimer ma gratitude au Professeur KOUASSI Kouakou Lazare, Professeur Titulaire, Directeur de l’UFR Environnement. Je voudrais exprimer ma gratitude au Docteur KONAN Kouakou Séraphin, Maître de Conférences pour avoir accepté la direction scientifique de ce mémoire. Ce travail a été réalisé grâce à l’encadrement, la rigueur, la patience, la bonté, la promptitude, la disponibilité, la gentillesse et surtout l’amour du travail bien fait de Docteur TOGNONVI Tohoue Monique Epse SOCADJO, Maître-Assistante, mon encadrante à qui mes remerciements les plus distingués et sincères sont adressés. Dans cette même lignée, je remercie très chaleureusement Docteur KOUASSI Séka Simplice, Maître de Conférence de m’avoir co-encadré pour l’élaboration de ce travail. Je tiens à remercier du plus profond de mon cœur M. EBLIN Sampah Georges, Maître-Assistant pour avoir examiné avec un œil très pointu ce présent travail. Mes remerciements vont également à l’endroit des équipes des laboratoires dans lesquelles j’ai effectué mes expériences de même qu’à tous les enseignants du département de Physique-Chimie Mathématiques et Informatique (PCMI), plus particulièrement à ceux du département de chimie. Je ne saurai finir ces remerciements sans mentionner mes très chers parents, mes frères et sœurs, mes amis, toute la promotion 2016-2017 ainsi que toutes les personnes qui ont participé d’une façon ou d’une autre à la réalisation de ce travail. iii TABLE DES MATIERES LISTE DES SIGLES ET ABRÉVIATIONS ................................................................................ v LISTE DES TABLEAUX ............................................................................................................. vi LISTE DES FIGURES ................................................................................................................ vii INTRODUCTION .......................................................................................................................... 1 PARTIE 1 : GÉNÉRALITÉS ........................................................................................................ 3 1.1 Généralités sur l’industrie sucrière .................................................................................... 3 1.1.1 Définition ...................................................................................................................... 3 1.1.2 Production agricole de la canne à sucre ..................................................................... 6 1.1.3 Sous-produits de la canne à sucre .............................................................................. 9 1.1.3.1 Sucre ........................................................................................................................ 9 1.1.3.2 Mélasse .................................................................................................................. 10 1.1.3.3 Bagasse .................................................................................................................. 10 1.2 Cendres de bagasse de canne à sucre ............................................................................... 11 1.2.1 Processus d’obtention des CBCS .............................................................................. 11 1.2.2 Valorisation des CBCS .............................................................................................. 13 1.2.2.1 CBCS dans la construction .................................................................................. 13 1.2.2.2 CBCS dans l’agriculture ...................................................................................... 14 PARTIE 2 : MATÉRIEL ET MÉTHODES .............................................................................. 15 2.1 Matériel ............................................................................................................................... 15 2.1.1 Matière minérale ........................................................................................................ 15 2.1.2 Matériel d’analyse ...................................................................................................... 16 2.1.2.1 Réactifs chimiques et solvants ............................................................................. 16 2.1.2.2 Appareillage .......................................................................................................... 16 2.2 Méthodes ............................................................................................................................. 17 2.2.1 Méthodes de caractérisation physique ..................................................................... 17 2.2.1.1 Analyse granulométrique ....................................................................................... 17 2.2.1.2 Mesure de la porosité .............................................................................................. 22 2.2.1.3 Détermination de la densité ................................................................................... 23 iv 2.2.2 Méthodes de caractérisation chimique..................................................................... 24 2.2.2.1 Mesure de la valeur du pH à l’aide du pH-mètre ................................................ 24 2.2.2.2 Détermination de la perte au feu ........................................................................... 26 2.2.2.3 Détermination du taux d’humidité ........................................................................ 27 2.2.3 Méthodes de caractérisation minéralogique ............................................................ 28 2.2.3.1 Observation microscopique ................................................................................... 28 2.2.3.2 Diffraction des rayons X (DRX) ............................................................................ 29 PARTIE 3 : RÉSULTATS ET DISCUSSION ........................................................................... 30 3.1 Résultats .............................................................................................................................. 30 3.1.1 Caractéristique physique .......................................................................................... 30 3.1.1.1 Granulométrique .................................................................................................. 30 3.1.1.2 Densité et porosité ................................................................................................ 31 3.1.2 Caractéristique chimique et minéralogique ............................................................ 31 3.1.2.1 Teneur en eau et en matière organique .............................................................. 31 3.1.2.2 Composition minéralogique ................................................................................ 31 3.1.2.3 Composition chimique ......................................................................................... 33 3.1.2.4 Caractère acido-basique ...................................................................................... 34 3.2 Discussion ............................................................................................................................ 35 CONCLUSION ET PERSPECTIVES ....................................................................................... 39 RÉFÉRENCES ............................................................................................................................. 40 v LISTE DES SIGLES ET ABRÉVIATIONS ASTM C618 : Standard specification for coal fly ash and raw or calcined natural pozzolan for use in concrete CBCS : Cendre de bagasse de canne à sucre CVCT : Cendres volantes des centrales thermiques DRX : Diffraction des rayons X FAO-ONU : Organisation des nations unies pour l’alimentation et l’agriculture UAI : Unité Agricole Intégrée UFR : Unité de Formation et de Recherche vi LISTE DES TABLEAUX Tableau I : Caractéristique de la canne à sucre et de la betterave sucrière (Arzate, 2005) ...... 5 Tableau II : Composition chimique des principaux produits de la canne (Archimède et al., 2011) ................................................................................................................................................. 8 Tableau III : Composition du vesou (Arzate, 2005) ................................................................... 9 Tableau IV : Composition chimique de cendre de bagasse de canne à sucre (Salim et al., 2014) ............................................................................................................................................... 12 Tableau V : Propriété des particules ........................................................................................ 30 Tableau VI : Densité et porosité de la cendre de bagasse ......................................................... 31 Tableau VII : Teneur en eau et perte au feu de la CBCS .......................................................... 31 Tableau VIII : Composition minéralogique de la fraction fine ................................................... 32 Tableau IX : Composition chimique de la cendre de bagasse .................................................. 33 vii LISTE DES FIGURES Figure 1 : Production de canne à sucre (tonnes) en Côte d’Ivoire (FAO-ONU, 2021) ................. 4 Figure 2 : Processus de fabrication du sucre (Bernard et al., 1991) .............................................. 6 Figure 3 : Tiges de canne à sucre en maturation ........................................................................... 7 Figure 4 : Evolution de la composition chimique de la canne avec l’âge (Archimède et al., 2011) ................................................................................................................................................. 8 Figure 5 : Bagasse de canne à sucre ............................................................................................ 11 Figure 6 : Diffractogramme X d’une cendre de bagasse de canne à sucre (Jagadesh et al., 2015) ........................................................................................................................................................ 13 Figure 7 : Cendre de bagasse de canne à sucre ........................................................................... 15 Figure 8 : Carte de l’Unité Agricole Intégrée (UAI) de Zuenoula .............................................. 16 Figure 9 : Colonne de tamis ........................................................................................................ 19 Figure 10 : Densimètre .................................................................................................................. 22 Figure 11 : Eprouvette contenant l’échantillon lors de la mesure ................................................. 23 Figure 12 : Bol de 200 cm3 contenant l’échantillon ...................................................................... 24 Figure 13 : pH-mètre ..................................................................................................................... 25 Figure 14 : Four classique (A) et cendre de bagasse à la sortie du four (B) ................................. 27 Figure 15 : Etuve utilisé pour déterminer le taux d’humidité ....................................................... 28 Figure 16 : Microscope optique ..................................................................................................... 29 Figure 17 : Diffractomètre ............................................................................................................. 30 Figure 18 : Courbe granulométrique de la cendre de bagasse ....................................................... 30 Figure 19 : Diffractogramme X de la cendre de bagasse .............................................................. 32 Figure 20 : CBCS au microscope .................................................................................................. 33 Figure 21 : Evolution du pH en fonction du temps de la suspension contenant la cendre de bagasse ........................................................................................................................................... 34 INTRODUCTION Introduction 1 Dans tout processus mené par des industries commerciales, les principes de conservation et d’utilisation des ressources naturelles doivent être pris en compte. Par conséquent, il est nécessaire d’envisager une nouvelle approche des matériaux et des processus de production qui repose sur la réduction de l’extraction des ressources naturelles et des déchets générés. L’industrie du ciment est une industrie clé pour le développement durable de n’importe quel pays, elle peut être considérée comme l’épine dorsale du développement (El-Haggar, 2007). Avec l’augmentation des activités industrielles à travers le monde, il est impératif de rechercher des matériaux pouvant remplacer certains des composants actuels du ciment commercial et pouvant réduire les coûts de production et l’emprunte carbone élevé du béton sans affecter sa qualité (Chusilp et al., 2009). Une alternative importante trouvée dans la recherche sur ce sujet est l’utilisation des uploads/Science et Technologie/ zamble-irie.pdf