Soutenance de thèse / PhD Defense - Ana Schuh Frantz - 13 décembre 2024 à 14 h

Ana Schuh Frantz, doctorante dans l'équipe Minéralogie environnementale (MINENV) soutient a thèse le vendredi 13 décembre 2024 à 14 h.

Sorbonne Université - Campus Pierre et Marie Curie - 4 place Jussieu - 75005 Paris - Amphithéâtre Astier (bâtiment Esclangon)

Degradation of organic pollutants by a new eco-compatible process: kinetic approaches using FTIR-ATR spectroscopy at the oxide-water interface

Résumé

Ce travail aborde la problématique de la dépollution des sols et des eaux en explorant des stratégies de dépollution respectueuses de l’environnement mettant en jeu la dégradation de contaminants organiques, notamment les antibiotiques. En s’appuyant sur les travaux d’Ardo et al. (2015), cette étude examine la dégradation de l’acide nalidixique (NAL) à l’aide de réactions de type Fenton hétérogènes, avec des catalyseurs constitués d’oxydes de fer (maghémite et de ferrihydrite) enrichis en Fe(II) et en utilisant l’oxygène comme seul oxydant. La spectroscopie ATR-FTIR in-situ est utilisée pour : i) suivre l’adsorption du NAL en surface des oxydes-hydroxydes de fer, ii) quantifier sa dégradation en présence d’oxygène et iii) proposer des mécanismes de dégradation moléculaire du NAL à l’interface solide-liquide. Les résultats montrent que la maghémite, avec une teneur plus élevée en Fe(II), est plus efficace que la ferrihydrite pour catalyser la dégradation du NAL. Les résultats infrarouge suggèrent des modifications notables des groupes fonctionnels clés au cours de la dégradation avec notamment la perte préférentielle du groupe carbonyle. Ces résultats apportent des informations précieuses sur les mécanismes moléculaires de la dégradation des antibiotiques et soutiennent le développement de stratégies durables pour atténuer la pollution organique dans les écosystèmes naturels. L’utilisation de l’oxygène (O₂) comme seul oxydant dans des réactions de type Fenton montre en outre un potentiel pour des applications environnementales à grande échelle.

Abstract

This work addresses the issue of soil and water decontamination by exploring environmentally friendly decontamination strategies that involve the degradation of organic contaminants, particularly antibiotics. Building on the work of Ardo et al. (2015), this study examines the degradation of nalidixic acid (NAL) using heterogeneous Fenton-like reactions, with catalysts composed of iron oxides (maghemite and ferrihydrite) enriched with Fe(II), and using oxygen as the sole oxidant. In-situ ATR-FTIR spectroscopy is used to: i) monitor the adsorption of NAL on the surface of iron oxides-hydroxides, ii) quantify its degradation in the presence of oxygen, and iii) propose molecular degradation mechanisms of NAL at the solid-liquid interface. The results show that maghemite, with a higher Fe(II) content, is more effective than ferrihydrite in catalyzing NAL degradation. Infrared results suggest significant changes in key functional groups during degradation, notably the preferential loss of the carbonyl group. These findings provide valuable insights into the molecular mechanisms of antibiotic degradation and support the development of sustainable strategies to mitigate organic pollution in natural ecosystems. Moreover, the use of oxygen (O₂) as the sole oxidant in Fenton-like reactions demonstrates potential for large-scale environmental applications.

Jury