Élaboration d'électrodes à base de biochar de résidus de coques de noix pour la détection électrochimique des polluants organiques et inorganiques

Abstract

La détection des micropolluants est considérée comme un enjeu crucial pour la santé publique et la préservation de l'environnement. L'électrochimie offre une méthode analytique sensible et sélective pouvant répondre à cette problématique. Cette thèse se focalise sur la création de capteurs électrochimiques durables utilisent du biochar dérivé des coquilles de noix, afin de détecter des micropolluants à l'état de traces dans divers échantillons environnementaux et alimentaires. Les coquilles de noix ont été choisies en raison de leurs propriétés intrinsèques et de leurs avantages en termes de durabilité, de disponibilité locale et de fabrication écologique. Ainsi, la préparation et la caractérisation du biochar des coquilles de noix ont été réalisées, démontrant son potentiel en tant que modificateur d’électrode prometteur. Le biochar offre une surface poreuse, une stabilité thermique élevée et une teneur en carbone fixe élevée. L’étude a ensuite examiné le comportement électrochimique des capteurs préparés en utilisant différentes techniques, notamment la voltammètrie cycliques, la voltammètrie à onde carrée et la spectroscopie d'impédance électrochimique. Pour améliorer les performances de ces capteurs, une optimisation a été réalisée en ajustant les différentes variables expérimentales. L'utilisation de biochar dopé au bismuth a amélioré la sensibilité et les performances de détection des ions de plomb, atteignant une limite de détection d’environ 0,85 nM, ce qui en fait une option prometteuse pour l'analyse de l'eau potable. De plus, l'électrode composée de pâte de carbone modifiée avec du biochar et de la poly-tyrosine a montré une excellente sensibilité envers les métaux lourds. Les limites de détection sont de 0,086 nM, 0,175 nM, 0,246 nM et 0,383 nM respectivement pour Cd2+, Pb2+, Cu2+ et Hg2+. Cette plateforme d'électrode modifiée a présenté une grande sélectivité, stabilité et une bonne reproductibilité, ce qui fait d’elle une méthode prometteuse pour l’analyse des échantillons réels tels que l'eau et le sol. Enfin, l'électrode en carbone sérigraphique modifiée avec du biochar fonctionnalisée avec des polymères de β-cyclodextrine, a démontré une remarquable sensibilité dans la détection de la rhodamine B, atteignant une limite de détection de 1,2 nM. Cette approche offre une méthode économiquement abordable et pratique pour la détermination de cette substance dans des échantillons alimentaires réels. Les résultats obtenus soulignent le potentiel des modificateurs d'électrode à base de biochar des coquilles de noix pour le développement de capteurs électrochimiques avancés dans divers domaines d'application.