Une technologie de traitement de l'eau à deux volets

Une nouvelle technique de traitement de l'eau combinant deux méthodes coûteuses pourrait s'avérer un moyen moins coûteux et plus efficace d'éliminer les contaminants difficiles à nettoyer. La technologie combine la photocatalyse, qui utilise la lumière pour décomposer les polluants, et l'oxydation électrochimique, qui utilise un courant électrique pour faire de même.

Détox à l'eau : Les polluants des eaux usées obtiennent un double coup de poing grâce à une nouvelle technologie combinant l'irradiation UV et l'électrochimie.

Aicheng Chen , professeur agrégé et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en chimie des matériaux et de l'environnement à l'Université Lakehead, en Ontario, a déposé un brevet sur le procédé et affirme qu'il pourrait être commercialisé d'ici deux ans. Chen a combiné les deux méthodes de traitement de l'eau en créant une électrode à double usage. L'électrode est revêtue d'un côté d'un photocatalyseur et de l'autre d'un électrocatalyseur. Chen a testé la capacité de l'électrode à éliminer deux nitrophénols différents, des produits chimiques fréquemment utilisés pour fabriquer des médicaments, des pesticides, des fongicides et des colorants et que l'on trouve couramment dans les eaux usées industrielles. L'électrode à double fonction a éliminé entre 85 et 90 pour cent des polluants notoirement difficiles à éliminer en trois heures, contre seulement 30 et 60 pour cent pour l'une ou l'autre technique seule. Les résultats de Chen étaient publié le mois dernier dans la revue Sciences et technologies de l'environnement .

La photocatalyse et l'oxydation électrochimique ont toutes deux été largement étudiées pour leur utilisation dans le traitement de l'eau, mais ne sont pas largement utilisées car aucune n'est suffisamment efficace pour justifier le coût. Dans la photocatalyse, le rayonnement ultraviolet frappe un catalyseur, souvent du dioxyde de titane, augmentant les électrons du matériau à un état d'énergie plus élevé. Ceci, à son tour, laisse des trous chargés positivement libres pour oxyder les polluants. Mais la photocatalyse n'est pas très efficace car souvent les électrons se lient simplement aux trous.

L'oxydation électrochimique fonctionne en faisant passer un courant à travers un catalyseur dans l'eau pour oxyder les polluants. Lorsqu'il est combiné à la photocatalyse, ce processus augmente l'efficacité en partie parce que le courant empêche les électrons et les trous générés par la photocatalyse de se recombiner.

Le traitement de l'eau le plus économique et le plus couramment utilisé utilise des bactéries pour décomposer les polluants. Mais le traitement biologique n'est pas toujours le plus efficace, en particulier pour les effluents à forte concentration de composés organiques ou toxiques, de sorte que l'eau doit être traitée à plusieurs reprises, souvent avec des produits chimiques comme le chlore, ce qui augmente le coût.

Le traitement biologique n'est pas utile pour toutes les eaux usées, dit Chen. Dans l'eau avec des concentrations élevées de polluants, un pH très élevé ou un pH très bas, il est difficile pour les bactéries de survivre.

Selon un récent rapport de Recherche Lux , la consommation d'eau devrait augmenter à l'échelle mondiale pour atteindre 40 % d'ici 2030, et les revenus liés à l'eau devraient passer d'environ 500 milliards de dollars en 2007 à près de 1 000 milliards de dollars d'ici 2030. technologies efficaces de traitement de l'eau ces dernières années. Alors que la demande d'eau potable continue de croître, les chercheurs recherchent de nouvelles façons de traiter l'eau contaminée; selon un autre rapport de Lux, un éventail d'options est nécessaire car le nombre de contaminants difficiles à éliminer trouvés dans les eaux usées augmente également.

L'analyste principale de Lux Research, Heather Landis, affirme que la technologie de Chen est unique et a du potentiel. D'autres entreprises ont utilisé du dioxyde de titane dans la photocatalyse, mais jusqu'à présent, personne n'a combiné la photocatalyse avec l'électrochimie, dit-elle. Mais selon Landis, Chen devra démontrer la technique sur des échantillons d'eaux usées qui contiennent plusieurs contaminants, par opposition au seul polluant nitrophénol.

Alexandre Orlov , professeur adjoint de science et d'ingénierie des matériaux à l'Université Stony Brook, à New York, affirme que l'approche de Chen pourrait trouver des applications de niche, en particulier pour le traitement des eaux usées contenant de fortes concentrations de nitrophénols. Cependant, Orlov dit qu'un problème potentiel pourrait être avec le catalyseur au dioxyde de titane, qui a tendance à perdre sa réactivité avec le temps. Des tests supplémentaires devront être effectués pour démontrer sa viabilité à long terme, dit-il. Bien que Chen reconnaisse que cela pourrait être un problème, il dit que dans l'ensemble, le dioxyde de titane est un bon catalyseur car il est chimiquement inerte et non toxique. Cependant, Chen expérimente également des nanostructures de dioxyde de titane, qui devraient être plus résistantes à long terme.

Comment la technique s'en tirera par rapport au traitement biologique est encore inconnue. Parce que le traitement biologique utilise des bactéries et nécessite peu d'entretien, il est relativement peu coûteux. Chen dit que le traitement biologique sera moins cher au moins au début. Mais parce que sa méthode est supérieure pour éliminer les nitrophénols, il pense qu'elle pourrait être utilisée en conjonction avec un traitement biologique, en particulier pour traiter les eaux usées industrielles ou agricoles fortement contaminées. Chen dit que son approche pourrait également avoir une longueur d'avance sur les types de traitement de l'eau qui utilisent des traitements chimiques tels que le chlore, qui sont moins respectueux de l'environnement.

L'étape suivante consiste à tester la méthode sur d'autres polluants, à effectuer une analyse des coûts et à étendre le processus. Chen dit que son groupe travaille actuellement à la construction d'un prototype de station d'épuration, qui devrait être achevé d'ici la fin de l'année.

cacher