En classes préparatoires scientifiques aux grandes écoles, nous consacrons 2h par semaine aux travaux d’initiative personnelle encadrés (TIPE). Il s’agit pour nos étudiantes et étudiants de sortir d’un cadre classique de cours, et de mener un projet scientifique sur une problématique de leur choix. Le but est de de mettre en œuvre une démarche scientifique avec une certaine autonomie, tout en étant aidé et guidé par des professeurs encadrants.
La démarche est évaluée dans la majorité des concours d’entrée dans les grandes écoles d’ingénieurs, principalement sous la forme d’un oral (15 minutes de présentation, 15 minutes d’échange avec un jury).
Il s’agit dans cette vidéo d’un entraînement à la présentation orale. Elle peut donc comporter des approximations ou des erreurs : soyez indulgents ! Un grand merci à nos étudiantes et étudiants de nous avoir permis de les filmer !
#TIPE #CPGE #QUIMPER #chimie #pollution #polluant #eau #parcoursup
bonjour je vais vous présenter mon TIPE qui s’intitule La coque de coco solution pour le traînement des EAU usés domestiques oui il s’agit bien de la coque de la noix de coco que nous consommons le thème de cette année étant la viille j’ai tout de suite pensé au traînement des eaux usées ménagères puisqu’il s’agit en en en effet d’un enjeu important en vue de l’expansion urbaine et qu’il est nécessaire de trouver aujourd’hui de nouveaux moyens pour traiter nos eau ménagère de plus ces temps-ci nous sommes couramment soumis à des restrictions d’eau et donc pourquoi pas dans les amené à venir être amené à devoir traiter nos eau usées directement chez nous donc pour cela je me suis intéressée au système de l’assaignissement non collectif et plus précisément de la fausse touto donc l’image est ici je d’abord brièvement expliquer son fonctionnement donc la fausse touto reçoit les donc les EAU des maisons aux salalles donc les matières arrivent par ici dans un premier temps les matières solides restent en décantation puis les matières liquides poursuivre leur chemin dans la fusse toutau jusqu’à ici un premier préfiltre et enfin les matières liquides vont ici donc dans le massif filtrant il s’agit d’un massif filtrant à base de coque de noix de coco et c’est donc de ce massif filtrant que je me suis inspiré pour monter une pe euh donc j’ai été en contact avec l’entreprise premiertech qui m’a fouris donc des données sur la composition des EAU ménagères en effet elles sont très polluées puisque d’après cette étude donc pour 150 L d’eau par jour et par personne on trouve 12 à 15 g d’azot Geld d’Al donc l’azot Geld d’Al c’est la somme de l’azote organique et de l’azote ammoniacal on trouve aussi 4 g de phosphore ou encore 0,23 g de méthauour donc en vu de continuer à dépolluier au mieux ces eau usées je me suis demandé si les EOS usées pourrai-elles être traité au sein des logements par les usager eux-mêmes avec des fragments de noix de coco donc mon objectif dans mon TIPE était de modéliser mes eau ménagères dans un premier temps et de voir comment évoluer la la quantité de polluants présents dans ces eau ménagères avec un filtre à base de coque de coco donc ce filtre que j’ai décidé d’utiliser m’a été fourni par l’entreprise premiertech avec laquelle j’étais en contact j’ai choisi donc un filtre à base de coque de coco puisque comme je l’ai dit précédemment c’est celui qui est utilisé dans le modèle de la fusse touto et de plus il possède différentes propriétés qui vont faire de lui un bon filtre pour absorber les EAU polluéses donc tout d’abord la co de coco possède une forte teneur en ligine ce qui lui confère un caractère d’absorption de de plus cette coque de coco que j’ai utilisé est durable dans le sens où lorsque elle utilisé dans la fusse toutau on peut l’utiliser durant 5 ans sans avoir besoin de la changer et elle garde sa même efficacité pendant ces 5 années elle est aussi écologique dans le sens où il s’agit de la coque de la noix de coco que nous consommons et donc si nous n’utilisions pas cette coque de coco euh dans notre filtre ou dans notre fous toutau elle n’aurait aucune utilité elle pe aère des fibres relié par du paren Chine donc le parent chimique une macromolécule hydrophobe et donc cette molécule va se contenter d’absorber les polluants présentes dans l’eau et non l’eau enfin elle possède une qualité de résistance c’est-à-dire qu’après le passage de litres et de litres de solution le filtre ne va pas s’affaisser et va garder sa forme initiale ensuite après avoir choisi mon filtre qui a colle de coco j’ai dû choisir une solution modèle de mon eau ménagère puisque’en effet comme je l’ai dit précédemment il y a plusieurs composants dans une eau ménagère il était donc plus simple pour moi de modéliser mon eau ménagère par une solution d’eau à 75 ml et de binzaldéidede à 5 ml donc ici le binzaldéidede représente mon polluant de mon eau j’ai choisi ce polluant puisque d’après sa fiche données sécurité ces molécule organique ne peut pas être rejeté dans le l’environnement TelQuel en effet on ne trouve pas dans les vrais au ménagères de binzaldéit présent sous cette forme mais c’était la la la molécule la plus que j’ai trouvé à étudier de plus nous en avions en laboratoire donc à chacune de mes expériences je répétais euh et utiliser la même solution en même quantité euh toujours 75 ml d’eau et 5 ml de barealdéidde et donc le paramètre que je faisais varier lors de ma filtration c’était ma masse de coque de coco donc je faisais varier ma masse de coque de coco entre 0 et 30 g euh donc j’ai choisi cet intervalle puisque déjà j’étais limité par ma quantité et de plus lorsque j’ai j’ai réalisé mon expérience avec 30 g de coque de coco j’ai obtenu des résultats satisfaisants c’est-à-dire que dans ma solution initiale euh il y avait 5 milliers de polluants et donc après filtration il ne restait quasiment plus de polluants donc je vais donner les résultats plus tard euh ici on peut voir une photo de ma solution avant filtration donc mes 80 ml de solution on observe des bulles il s’agit de mon Bazal qui est en effet peu missile dans l’eau euh ensuite donc je filtrai ma solution toujours pendant un intervalle de 1 minute puisque’au bout de 1 minute plus aucune goutte ne tombait dans mon bécher ci-dessous et donc ici voici une photo de ma solution filtrée une première hypothèse que j’ai pu faire en voyant l’allure de mon bécher ici c’était qu’il y avait beaucoup moins de polluant puisqueen effet entre avant et après filtration on observe moins de goût de barzal dans ma solution donc après avoir répété euh à plusieurs reprises mes expériences de filtration j’ai décidé de répartir dans un tableau euh en fonction de ma masse de coco de coque de coco mon volume de solution après filtration donc ici j’ai répertorié les résultats obtenus mais je ne les ais pas tous représentés je expliquer par la suite les raisons pour lesquelles je n’ai pas gardé tous mes résultats donc on peut voir que je partais de 80 ml de solution et que lorsque je faisais varier mon filtre euh de 2,5 à 30 g mon volume de solution après filtration lui ne variait peu euh mon volume de de solution filtre euh était au minimum de 60 ml et au maximum de 63,2 ml donc la conclusion que j’ai pu faire face à ces résultats ici et qui était à l’opposé de mon hypothèse c’était que lorsque la masse de coq de coco augmentait le volume de solution absorbé lui ne variait pas et c’était donc la la proportion au basaldéhides qui allait varier lorsque la masse de coque de coco allait augmenté donc dans un second temps pour dans le déroulé de mon protocole après avoir obtenu ma solution filtrée il fallait que je récupère le binzaldéidede pour en déterminer la la quantité restante sachant que je partais de 5 ml de binzadéid donc pour cela j’ai réalisé deux extractions avec de l’éther puisque l’éther est missible avec le binzaldéidede dans le but de séparer phase organique et phase acqueuse ce que je faisais par la suite c’est que je sécha ma phase organique récupérée avec du sulfate de magnésium anhydre et enfin je la filtrai puis pour terminer je passais ma ma solution organique à l’évaporateur rotatif pour éliminer les terres je récupérais ainsi dans mon ballon seulement du binzaldéide par pesée puis par calcul je déterminais le volume de barzaldéide final donc après ma filtration ici j’ai répertorié l’ensemble de mes résultats obtenus de mon volume de barzal final en fonction de ma masse de CO de coco utilisée pour mon filtre en gram en rou nous nous avons les mes résultats correspondant à ma première série de manipulation lorsque mon versement était circulaire donc je vais l’expliquer dans la di diapositive suivante et en violet nous avons les résultats correspondant à ma deuxième série de manipulation donc je dans un premier temps expliquer ma première série de manipulation donc en fait lorsque j’ai obtenu ces quatre premiers résultats il m’a semblé difficile de pouvoir déterminer une VUR croissante ou décroissante de mon modèle et j’ai donc essayé d’expliquer les raisons pour lesquelles euh j’obtenais ces résultats suivants euh j’en suis arrivée au à la solution qu’en fait lorsque je versit ma solution dans l’entomor donc tout à l’heure c’était écrit que mon versement était circulaire pour mes premières manipulations bien c’est que j’ai décidé de représenter un versement circulaire pour en mod en en essayant de représenter la le même versement qu’il se passait dans ma fausse dans la fausse touto cependant j’ai j’ai je me suis aperçu qu’il était difficile de refaire le même versement à chacune de mes expériences et que donc il était plus simple de fixer la façon dont j’allais verser ma solution pour que mon protocole soit le même à chacune de mes expériences j’ai donc décidé de toujours verser ma solution donc dans mon autonnoir à la hauteur de l’Enton noir puisque c’était un paramètre qui était facile à fixer pour moi et ensuite je versais ma solution de façon reptiligne au milieu de l’Enton noir j’ai donc ensuite fait l’hypothèse que le versement suivi par ma solution dans le filtre serait reptiligne cela je l’ai vérifié ensuite par une autre expérience c’est pour ces raisons suivantes que j’ai décidé de supprimer mes quatre premiers résultats de mes quatre premières manipulations pour obtenir une décroissance du volume de bains al final en fonction de ma masse de coque de coco donc ici pour mes incertitudes par manque de temps j’ai seulement réalisé l’incertitude avec 15 g de masse de CO de coco puisqu’il s’agit du milieu de mon interval d’étude j’ai donc éé qu de manipulation sur ce point et j’ai obtenu une incertitude de 0,40 ml j’ai ensuite dans un second temps fait l’hypothèse que chacune de mes incertitudes serait les mêmes sur chacun des points puisqueen effet dans mon protocole le seul paramètre qui changeait c’était la masse de COC de coco présent dans l’Enton noir et celui cela n’aurait pas d’impact sur l’incertitude de mon résultat obtenu au final donc ici on peut voir une allure décroissante de mon modèle puisque en partant donc de 0 g de de coco et 5 ml de polluant on arrive au maximum donc pour le point dont je parlais au début 30 g de coque de coco il n reste seulement 0,2 ml de solution de binzaldéide de plus on peut aussi remarquer que déjà pour 5 g de coque de coco le le modèle est très satisfaisant puisque plus de la moitié du polluant a été absorbé en effet il n’en reste plus que 2 ml alors que l’on partait de 5 ml de polluant j’ai par la suite réaliser une régression linéaire en traçant le logarithme du volume de bainaldéhit final en fonction de la masse de coque de coco pour vérifier si mon modèle précédent suivait une alure exponentielle j’ai obtenu un coefficient de corrélation de 0,99 ce qui est satisfaisant et j’ai donc pu en faire la conclusion que mon modèle de variation du volume de bainsaldéide en fonction de ma masse de coque de coco suivait une allure de décroissance exponentielle euh la deuxième grande partie de mon TPE il s’agissait de la comparaison de mes résultats puisque je n’avais pas de modèle théorique j’ai décidé de comparer mes résultats obtenus précédemment avec ceux d’un autre filtre j’ai choisi un filtre à base de sable puisque c’est celui qui est le plus répandu et plus utilisé en France euh Cendant je ne pouvais pas comparer mes résultats en fonction de la masse de filtrre utilisé puisque le sable est beaucoup plus dense que la coque de coco puisque par exemple pour 30 g de coque de coco mon filtre faisait une hauteur de 8,4 cm tandis que pour 30° de sable mon filtre faisait une hauteur de 0,4 cm comme tout à l’heure j’ai fait l’hypothèse que mon versement était reptiline dans mon Enton noir j’ai donc décidé d’exprimer mon volume de binzad final en fonction de mes deux filtres donc filtre à sale et filtre à base de coque de coco en fonction de la hauteur de filtre donc en utilisant le même protocole que précédemment j’ai réalisé mes manipulations avec du sable et j’ai donc obtenu ce graphique suivant donc on voit aussi que ce ce graphique suit une allure décroissante euh je partais toujours donc de 5 ml de polluant initialement et donc ici pour mon point maximal qui est à 7,8 cm de hauteur de sable dans mon anenton noir il ne reste plus que 1,5 ml de polluant donc le sable semble aussi dépolluer les mono modélisé enfin j’ai comparé mes deux modèles donc en vert nous avons mes résultats obtenus avec mon filtre à sable et en violet nous avons mes résultats obtenus avec mon filtre à base de coque de coco donc ces deux modèles suivent une allure décroissante cependant on peut quand même observer une différence au niveau des résultats donc jusqu’à une hauteur de 4 cm de filtre les résultats avec les incertitudes sont quasiment les mêmes cependant au-delà de 5 cm en hauteur de filtre donc par exemple ici pour 5, cm de hauteur de filtre on commence à apercevoir une différence entre les deux types de filtres donc puisque par exemple pour mon filtre à base de coque de coco donc en violet euh il ne reste que 1,2 ml de solution donc plus ou moins avec l’incertitude tandis que pour mon filtre à base de sable il me reste euh 2 2,4 ml toujours pareil plus ou moins avec l’incertitude donc on voit bien ici que au-delà de 5 cm euh la le filtre à base de coque de coco absorbe plus le binzaldéide que le filtre à base de sable et donc pour mon point maximal donc qui correspondait à 30 g de coque de coco j’avais une hauteur de fil de 7,8 cm et donc ici on voit encore une fois que le filtre à base de coque de coco absorbe plus euh les polluants que le filtre à base de sable puisque là il nous reste 0,5 ml euh 0,5 ml l de binzaldéide après filtration tandis que pour le filtre à base de sable il nous en reste 1,5 ml donc pour conclure sur mon TIPE j’ai réussi à montrer que la coque de coco permettait le traînement des EAU usés puisque ici d’après mon modèle la coque de coco permet de permettait de dépolluer mon eau ménagère de plus après comparaison avec un filtre à sable qui est majoritairement utilisé en France la coque de coco semble être plus efficace puisqu’elle dépollue mieux euh donc mon mon binzad présent dans ma solution que avec le filtre à sable une question qui pourrait être soulevée suite à mon tépe c’est est-ce que ce principe serait-il applicable au sein de chaque foyer puisque traiter nos EOS chez nous par nous-mêm pourrait être compliqué mais dans les années à venir avec des nouveaux moyens mis en place pour traiter nos EOS cela pourrait peut-être être possible