Dans ce travail, nous avons développé un procédé hybride et propre, qui permet la valorisation et le traitement des biomasses agro-alimentaires par conversion biochimique et thermochimique dans le cadre d’une économie circulaire. En effet, la Co-digestion anaérobie des biomasses organiques agro-alimentaires permet la conversion biochimique de ces déchets et la production de l’énergie sous la forme de méthane (152.56 ± 1.24 L.CH4/KgSV). De plus, le bio-digestat résiduel a été utilisé pour la préparation du carbone poreux (PC) par conversion thermochimique, ce qui a permis de réduire les effets secondaires de ce coproduit. Par la suite, le carbone poreux a été imprégné par des nanoparticules d’oxyde de fer (PC@Fe3O4, nanocomposite du carbone) par fonctionnalisation non covalente, puis immobilisé a l’intérieure d’une couche membranaire formée par réticulation chimique entre l’alginate et des cations métalliques de Ca2+ (PC@Fe3O4@Alginate, hydrogels magnétiques). Ces préparations nous ont permis de remplacer le procédé de filtration par celui d’une décantation gravimétrique simple au cours de processus de l’adsorption. De plus, le greffage des groupes amino sur la surface du carbone poreux préparé a été réalisé via une réaction d’amidation et sous ultrasons, en utilisant l’éthylènediamine comme modificateur chimique. Ce dernier a été sélectionné pour la fonctionnalisation covalente de notre carbone poreux (PC-ED/1.5) dans des conditions de température très douces (40 °C). Ainsi, des membranes a base du PC-ED/1.5 ont été élaboré par réticulation chimique entre l’alginate et des cations métalliques de Ca2+. Les deux principaux matériaux, PC@Fe3O4 et PC@Fe3O4@Alginate ont montré une forte performance de récupération de masse dans les milieux aqueux. Ainsi fournir simultanément des performances d’adsorption rationnelles et une stabilité de recyclage vis-à-vis des polluants organiques et métaux lourds.