Préparation d'une membrane d'acétate de cellulose utilisant le recyclage des mégots de cigarettes et étude de son efficacité pour éliminer les métaux lourds d'une solution aqueuse

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 20336 (2022) Citer cet article

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Cette étude a porté sur le recyclage des mégots de cigarettes fraîchement fumés (FCB) et des filtres de cigarettes non fumés (UCF) dans une membrane en acétate de cellulose (CA). Les deux échantillons ont été préparés au moyen d'une combinaison de sept marques de cigarettes et la méthode d'inversion de phase a été utilisée pour recycler chaque échantillon dans une membrane utilisant de la N-méthyl-2-pyrrolidone. L'efficacité des membranes préparées pour l'élimination du chrome, du cadmium et du plomb d'une solution aqueuse dans un réacteur à osmose directe a été étudiée. Les résultats ont montré que les deux membranes avaient une surface lisse et des macrovides. Les flux des membranes préparées issues du recyclage des UCF et des FCB étaient respectivement de 14,8 et 13,2 LMH. La porosité et le sel inverse de la membrane UCF étaient de 61 % et 3,5 gMH, tandis que ceux de la membrane FCB étaient de 58 % et 3,9 gMH. L'efficacité d'élimination du métal observée des deux membranes était comprise entre 85 et 90 %. Cependant, l'augmentation de la concentration des métaux jusqu'à cinq fois a entraîné une légère diminution de l'efficacité de l'élimination (moins de 5 %).

Lorsque les premières cigarettes à filtre ont été introduites dans les années 1950 pour réduire les éléments nocifs inhalés par les fumeurs1, il semblait que ce type de cigarette pouvait contrôler les conséquences du tabagisme sur la santé. Les cigarettes filtrées ont réussi à réduire le risque de fumer grâce à la capacité de leur filtre à piéger les contaminants nocifs de la fumée de cigarette2, et elles constituent aujourd'hui la forme de tabagisme la plus courante dans le monde3. Cependant, les cigarettes filtrées présentent un risque environnemental sérieux. Les mégots de cigarettes (CB), qui sont souvent jetés comme déchets après avoir fumé, sont désormais reconnus comme un pollueur environnemental majeur contaminant de nombreux lieux publics dans le monde4. Plus de 4 500 milliards de CB sont jetés chaque année5, ce qui en fait l’un des déchets dangereux les plus répandus dans le monde. En outre, le nombre de CB jetés dans les déchets devrait augmenter pour atteindre près de 2 millions de tonnes par an dans le monde6.

Outre le grand nombre de CB, leur dispersion dans l'environnement constitue un autre aspect dangereux de ces déchets dangereux ; De plus, étant donné que de nombreux fumeurs jettent négligemment les CB, ces déchets sont considérés comme l'un des déchets les plus courants dans l'environnement7,8,9,10. En conséquence, la gestion de ces déchets est confrontée à de sérieux défis pratiques, notamment les coûts élevés de la collecte des CB abandonnés11. De plus, il n’existe pas de solution efficace pour collecter les CB dans les milieux urbains et dans les lieux publics comme les plages12. De plus, les CB sont connus comme des déchets dangereux car ils contiennent des milliers de composants chimiques tels que des métaux lourds et des toxines. Étant donné que ces contenus nocifs s'infiltrent souvent dans l'environnement, les CB constituent une menace potentielle pour l'environnement, la santé humaine et les organismes locaux13. Les produits chimiques qui s’échappent des CB jonchés de déchets constituent un problème sérieux car ils entraînent une pollution des sols et de l’eau. En fait, la nicotine extraite d’un mégot de cigarette peut potentiellement polluer 1 000 L d’eau14. En outre, le lixiviat CB est toxique pour les plantes et les animaux. Les revues de la littérature ont révélé que les CB peuvent réduire considérablement la croissance des plantes et modifier la taille normale des organes chez certains animaux15,16. Une autre menace environnementale liée aux déchets de CB est le risque d’ingestion par les animaux domestiques et la faune sauvage17,18.

Il est donc essentiel de rechercher des solutions efficaces pour résoudre ce problème environnemental. Cependant, un autre défi associé à la gestion du CB est la limitation du recours aux méthodes conventionnelles d'élimination des déchets telles que la mise en décharge et l'incinération. Les deux techniques mentionnées peuvent entraîner le rejet de produits chimiques dangereux dans l'air, l'eau et le sol et ne sont pas suggérées comme mesure appropriée pour gérer les CB19. Cependant, de nombreuses études aux résultats encourageants ont été publiées sur le recyclage des CB ces dernières années, comme l'extraction des produits chimiques piégés dans les CB pour la lutte anti- vectorielle20,21. De nombreuses tentatives ont été faites dans ce domaine, par exemple, la production de supports de biofilm utilisés dans le traitement des eaux usées22, d'adsorbants de carbone23,24, de briques et d'asphalte25,26, d'absorbeurs de bruit27 et de pâte à papier28 à partir de CB ont été étudiées dans des études antérieures.