Chitosane : Extraction du chitosane, caractérisation et application électrochimique

Abstract

L’objectif principal de notre étude a été d’élaborer des membranes polymériques à base de chitosane, un biopolymère issu de déchets de crustacés, et d’évaluer leur impact sur les performances électrochimiques d’un électrolyseur alcalin. L’extraction du chitosane a été conduite par une méthode assistée par micro-ondes, permettant d’atteindre un rendement global de 10,24 % à partir de 50 g de carapaces de crevettes. Les taux de déminéralisation et de déprotéinisation ont respectivement atteint 89,26 % et 79,05 %, traduisant une purification efficace. La caractérisation du matériau a révélé une capacité d’échange ionique (IEC) de 0,38 eq/g et un taux de gonflement de 64,94 %, des valeurs indiquant une bonne aptitude au transport ionique et à la stabilité en milieu aqueux.Les performances électrochimiques des membranes ont été évaluées sur trois types d’électrodes (nickel, acier inoxydable 316L, aluminium 2024), avec et sans membrane. Les résultats ont mis en évidence la supériorité de l’aluminium 2024, notamment en présence de la membrane, où l’intensité du courant a atteint 2,3 A, contre 1,9 A sans membrane, traduisant une amélioration significative de la conductivité du système.L’optimisation des conditions opératoires a été conduite à l’aide d’un plan d’expériences de type Box–Behnken, traité sous Design Expert 13. Les paramètres optimaux déterminés sont un potentiel de 1,7 à 2 V, une concentration alcaline de 16 à 18 %, et un temps d’électrolyse compris entre 100 et 150 secondes. Dans ces conditions, le volume d’hydrogène a atteint 77,5 mL, avec un coefficient de détermination R² = 0,9923 pour le volume d’hydrogène et R² = 0,9790 pour l’intensité du courant.Une modélisation complémentaire basée sur des réseaux de neurones artificiels (RNA) sous MATLAB a confirmé la validité des prédictions, malgré une légère dispersion dans les plages extrêmes (potentiel > 2 V, concentration > 20 %). Une corrélation modérée (r = 0,54) entre l’intensité et le volume d’hydrogène a été observée, soulignant la complexité non linéaire du système.