Une façon moins coûteuse de traiter les eaux usées

Une entreprise israélienne appelée Emefcy a mis au point un procédé qui promet de réduire la consommation d'énergie du traitement des eaux usées. Cette semaine, Energy Technology Ventures, une coentreprise entre GE, NRG Energy et ConocoPhillips, a investi dans l'entreprise, marquant le tout premier investissement de l'entreprise dans une entreprise non américaine.

Le traitement conventionnel des eaux usées consomme 2 % de la capacité électrique mondiale, soit quelque 80 000 mégawatts, pour un coût de 40 milliards de dollars par an.

En utilisant la technologie de pile à combustible microbienne conventionnelle et sa propre ingénierie exclusive, Emefcy récupère l'énergie des eaux usées, générant suffisamment pour alimenter l'ensemble du processus de traitement. Dans le traitement des eaux usées industrielles particulièrement riches en carbone, selon l'entreprise, le processus produit un excès d'électricité qui peut être réinjecté dans le réseau avec profit.

Dans les piles à combustible microbiennes, les micro-organismes naturels oxydent les eaux usées. Une anode et une cathode, placées à une distance critique l'une de l'autre dans l'eau, créent un circuit électrique à partir des électrons issus de cette oxydation.

Ely Cohen, vice-président du marketing d'Emefcy, affirme que le processus de l'entreprise réduit le coût total du traitement des eaux usées de 30 à 40 % en éliminant les dépenses énergétiques, et réduit également la quantité de boues qui doit être transportée par la suite jusqu'à 80 %.

Le traitement traditionnel des eaux usées consiste à forcer l'air à travers l'eau pour l'aérer. Ceci est également important pour l'activité des cellules microbiennes. Emefcy expose davantage d'eaux usées à l'air, mais sans le processus énergivore de pompage de l'air à travers l'eau. Au lieu de cela, les eaux usées s'écoulent dans un réacteur biogénique constitué de tubes de 1,7 mètre de diamètre et de quatre mètres de haut. A l'intérieur des tubes, l'eau et l'air circulent côte à côte séparés par une membrane.

Le réacteur est divisé en deux zones, explique le PDG d'Emefcy, Eytan Levy. Dans une zone, il y a beaucoup d'eaux usées mais il n'y a pas d'air. Dans l'autre zone, il y a de l'air mais pas d'eaux usées. Ces deux zones sont séparées par une paroi membranaire et les deux zones sont connectées à une surface électriquement conductrice sur laquelle les bactéries se développent.

Les électrons produits par les bactéries se dirigent vers l'oxygène de l'air à travers des nanofils constitués de projections naturelles ressemblant à des cheveux trouvées à la surface des microbes. Dans ces conditions de réacteur, les bactéries développent la capacité de convertir ces pili pour qu'ils deviennent électriquement conducteurs et se comportent comme un fil métallique, explique Levy.

Les électrodes utilisées sont en plastique enduit, ce qui les rend moins chères et plus faciles à entretenir.

Chaque cheminée peut traiter 10 mètres cubes d'eaux usées par jour et a une durée de vie prévue de 15 ans. Les piles peuvent être ajoutées sur une base modulaire, évitant le besoin d'un investissement initial important dans l'infrastructure. Emefcy espère démarrer la production industrielle ce mois-ci, avec des premières ventes prévues pour début 2012.

Itamar Willner, professeur à l'Institut de chimie de l'Université hébraïque, et auteur d'une récente revue de la technologie des biocombustibles dans la revue Réservoirs de carburant , affirme que l'utilisation de piles à combustible microbiennes pour la décontamination des eaux usées reste un défi.

Il y a une énorme différence entre un système de démonstration et une mise à l'échelle à des milliers de tonnes d'eaux usées, et une différence entre l'eau artificiellement contaminée utilisée pour les tests en laboratoire et le monde réel, où vous avez différents déchets et différents matériaux, explique Willner.

Lital Alfonta, professeur adjoint au Département de génie biotechnologique de l'Université Ben-Gurion, qui développe des piles à combustible microbiennes génétiquement modifiées, a déclaré que les conférences internationales étaient de plus en plus enthousiastes face aux progrès réalisés par Emefcy.

Ils utilisent des matériaux très bon marché qui leur donnent toujours la puissance de sortie la plus élevée possible, explique Alfonta. Ils ont également énormément amélioré l'approche en empilant leurs électrodes, ce qui donne une surface beaucoup plus élevée.

Mais Alfonta dit que 80 pour cent de l'énergie générée par les microbes est perdue dans le processus, car les électrons n'atteignent jamais les électrodes. Elle cherche à savoir si les microbes peuvent être génétiquement modifiés pour améliorer l'efficacité du transfert d'électrons entre le micro-organisme et l'électrode de la pile à combustible.

Pour l'instant, Emefcy se contentera si ses cheminées s'avèrent neutres en énergie, avec un petit surplus issu du traitement des eaux usées industrielles.

Si vous êtes une organisation à la recherche d'énergies renouvelables, ne venez pas nous voir, dit Cohen. Allez au vent. Passez au solaire. Si vous avez un problème d'eaux usées, venez nous voir et nous trouverons un moyen très rentable et, dans une certaine mesure, cela pourrait même être une solution à énergie positive.

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