De nombreuses substances nocives contenues dans les eaux usées résistent obstinément à être décomposées par des usines biologiques de traitement des eaux usées. Les chercheurs de Fraunhofer ont développé un système de réaction photochimique dans lequel l’eau peut être traitée de manière fiable à des débits élevés par la lumière UV sans avoir à ajouter de catalyseurs chimiques. Ils présenteront un premier prototype industriel à l’IFAT de cette année à Munich, du 5 au 9 mai.
Il y a beaucoup de choses dans nos eaux usées qui ne devraient pas se retrouver dans l’environnement -- pourtant, les usines de traitement des eaux usées n’éliminent qu’une partie de ces contaminants. En particulier, les bactéries couramment employées au stade du traitement biologique n’ont aucun effet sur les substances persistantes, qui comprennent des composés hydrocarbonés très stables. Résultat : les résidus d’agents nettoyants et les pesticides ainsi que les substances pharmacologiques atteignent les eaux environnementales. La charge de ces types de substances nocives en mer du Nord, par exemple, est déjà clairement mesurable aujourd’hui.
Des chercheurs de l’Institut Fraunhofer pour l’ingénierie interfaciale et la biotechnologie IGB à Stuttgart avec des partenaires industriels internationaux ont maintenant développé un nouveau système de réaction chimique qui décompose ces types de molécules résilientes et nocives de manière approfondie et efficace - sans avoir à ajouter de produits chimiques comme le peroxyde d’hydrogène, par exemple. Au lieu de cela, les chercheurs utilisent essentiellement le pouvoir « auto-cicatrisant » de l’eau aidée par la photolyse (alias la dissociation photochimique). Le principe de la photolyse est basé sur la division des molécules d’eau à l’aide de photons. Plus la longueur d’onde de la lumière est courte, plus l’énergie des photons est élevée. Les chercheurs utilisent donc des sources lumineuses dans ce système qui émettent de la lumière UV exclusivement de l’environ 172 nanomètres -- c’est-à-dire des photons extrêmement énergétiques. Dès que ces photons pénètrent dans l’eau, ils divisent les molécules de H2O, formant ainsi des radiales hydroxyles hautement réactives. « Ces composés hydroxyles ont un potentiel de réaction encore plus élevé que l’oxygène atomique, par exemple. Ils sont donc capables de décomposer même des composés hydrocarbonés très stables contenus dans des résidus nocifs », explique Siegfried Egner, responsable du département Physical Process Technology de l’IGB.
Contrôle du mouvement de l’eau
Il y a un hic, cependant: ce processus n’a lieu qu’à proximité immédiate de l’émetteur UV -- un élément rectangulaire en verre plat qui est positionné dans la cuve du réacteur. Lorsque la puissance est appliquée à l’élément, les radicaux hydroxyles forment une fine couche limite réactive à seulement environ 50 micromètres de profondeur entourant la surface externe du verre. Afin d’être sûr qu’aucune particule nocive ne s’échappe non traitée, l’eau doit être dirigée de manière contrôlable et vérifiable à travers cette couche limite - une tâche vraiment délicate. D’une part, vous devez vous assurer que tout le contenu de la cuve du réacteur est traité. D’autre part, les chercheurs aimeraient être aussi certains que possible que chaque radical hydroxyle formé est également utilisé pour une réaction chimique. C’est parce que les radicaux hydroxyles extrêmement réactifs sont extrêmement de courte durée. Si aucune molécule « fraîche » ne réagit pendant cet intervalle de temps, l’énergie des radicaux hydroxyles n’est pas utilisée. Les experts de Stuttgart ont réussi à contrôler le mouvement de l’eau de sorte que tout le contenu de la cuve du réacteur soit traité de manière fiable et très efficace.
Le premier prototype industriel, d’une valeur de 2,5 mètres cubes par heure, sera présenté par les chercheurs et leurs partenaires de l’industrie au salon. « Une certaine variation est normale, car la vitesse de traitement dépend bien sûr aussi du degré de contamination », explique Egner. Pour être sûr que l’eau n’est réellement rejetée que si sa qualité est irréprochable, l’unité est équipée d’un mécanisme de sécurité supplémentaire. Un système de capteurs est situé juste à l’orifice de décharge qui surveille l’eau pour les substances nocives. L’eau n’est rejetée que lorsque les impuretés tombent en dessous d’une valeur maximale autorisée. L’ensemble de l’unité est entièrement automatique et programmable - par exemple, il peut être allumé et éteint en fonction des tarifs d’alimentation électrique proposés.
Source de l’histoire:
matériauxfourni parFraunhofer-Gesellschaft. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
