Une nouvelle méthode pour éliminer le plomb de l'eau potable

L’information est un peu datée, mais elle en vaut la peine, «Une nouvelle méthode pour éliminer le plomb de l'eau potable», source MIT du 22 septembre 2021.

Des ingénieurs ont conçu une approche relativement peu coûteuse et économe en énergie pour traiter l'eau contaminée par des métaux lourds.

Des ingénieurs du MIT ont développé une nouvelle approche pour éliminer le plomb ou d'autres contaminants de métaux lourds de l'eau, dans un processus qui, selon eux, est beaucoup plus économe en énergie que tout autre système actuellement utilisé, bien qu'il y en ait d'autres en cours de développement qui s'en rapprochent. En fin de compte, il pourrait être utilisé pour traiter l'approvisionnement en eau contaminée au plomb au niveau domestique ou pour traiter l'eau contaminée par certains procédés chimiques ou industriels.

Le nouveau système est le dernier d'une série d'applications basées sur les découvertes initiales il y a six ans par des membres de la même équipe de recherche, initialement développées pour le dessalement de l'eau de mer ou de l'eau saumâtre, puis adaptées pour éliminer les composés radioactifs de l'eau de refroidissement de l'énergie nucléaire. La nouvelle version est la première méthode de ce type qui pourrait être applicable pour le traitement des approvisionnements en eau des ménages, ainsi que pour les utilisations industrielles.

Les résultats sont publiés aujourd'hui dans la revue Environmental Science and Technology Water.

«Il est difficile d'éliminer les métaux lourds toxiques persistants et présents dans de nombreuses sources d'eau différentes», a dit Mohammad Alkhadra. «De toute évidence, il existe aujourd'hui des méthodes concurrentes qui remplissent cette fonction, il s'agit donc de savoir quelle méthode peut le faire à moindre coût et de manière plus fiable.»

Le plus grand défi en essayant d'éliminer le plomb est qu'il est généralement présent dans de si petites concentrations, largement dépassées par d'autres éléments ou composés. Par exemple, le sodium est généralement présent dans l'eau potable à une concentration de dizaines de parties par million, alors que le plomb peut être hautement toxique à seulement quelques parties par milliard. La plupart des procédés existants, tels que l'osmose inverse ou la distillation, éliminent tout en même temps, explique Alkhadra. Non seulement cela prend beaucoup plus d'énergie que ce qui serait nécessaire pour une élimination sélective, mais c'est contre-productif car de petites quantités d'éléments tels que le sodium et le magnésium sont en fait essentiels pour une eau potable saine.

La nouvelle approche utilise un processus appelé électrodialyse de choc, dans lequel un champ électrique est utilisé pour produire une onde de choc à l'intérieur d'un matériau poreux chargé électriquement transportant l'eau contaminée. L'onde de choc se propage d'un côté à l'autre à mesure que la tension augmente, laissant derrière elle une zone où les ions métalliques sont appauvris, et séparant le flux d'alimentation en une saumure et un flux frais. Le processus entraîne une réduction de 95% du plomb du flux frais sortant.

En principe, «cela rend le processus beaucoup moins cher», dit Martin Bazant, «parce que l'énergie électrique que vous mettez pour faire la séparation va vraiment après la cible de grande valeur, qui est le plomb. Vous ne gaspillez pas beaucoup d'énergie en éliminant le sodium.» Parce que le plomb est présent à une concentration si faible, «il n'y a pas beaucoup de courant impliqué dans l'élimination de ces ions, donc cela peut être un moyen très rentable.»

Le procédé a encore ses limites, car il n'a été démontré qu'à petite échelle en laboratoire et à des débits assez lents. L'intensification du processus pour le rendre pratique pour une utilisation à domicile nécessitera des recherches supplémentaires, et les utilisations industrielles à plus grande échelle prendront encore plus de temps. Mais cela pourrait être pratique d'ici quelques années pour certains systèmes à domicile, dit Bazant.

Par exemple, une maison dont l'approvisionnement en eau est fortement contaminée par le plomb peut avoir un système dans la cave qui traite lentement un flux d'eau, remplissant un réservoir d'eau sans plomb à utiliser pour boire et cuisiner, tout en laissant la majeure partie de l'eau non traité pour des utilisations telles que la chasse d'eau des toilettes ou l'arrosage de la pelouse. De telles utilisations pourraient être appropriées comme mesure provisoire pour des endroits où l'eau, principalement contaminée par les conduites de distribution, mettra de nombreuses années à être réparée par le remplacement des conduites.

Le procédé pourrait également être adapté à certaines utilisations industrielles telles que le nettoyage de l'eau produite dans les opérations minières ou de forage, de sorte que l'eau traitée puisse être éliminée ou réutilisée en toute sécurité. Et dans certains cas, cela pourrait également fournir un moyen de récupérer des métaux qui contaminent l'eau mais qui pourraient en fait être un produit précieux s'ils étaient séparés; par exemple, certains de ces minéraux pourraient être utilisés pour traiter des semi-conducteurs ou des produits pharmaceutiques ou d'autres produits de haute technologie, selon les chercheurs.

Les comparaisons directes de l'économie d'un tel système par rapport aux méthodes existantes sont difficiles, dit Bazant, car dans les systèmes de filtration, par exemple, les coûts sont principalement liés au remplacement des matériaux filtrants, qui se bouchent rapidement et deviennent inutilisables, alors que dans ce système, les coûts sont principalement pour l'apport d'énergie en cours, qui est très faible. À ce stade, le système d'électrodialyse de choc fonctionne depuis plusieurs semaines un tel système, dit-il.

Développer le processus en un produit commercial évolutif prendra un certain temps, mais «nous avons montré comment cela pouvait être fait, d'un point de vue technique», déclare Bazant. «Le principal enjeu serait d'ordre économique», ajoute-t-il. Cela inclut de déterminer les applications les plus appropriées et de développer des configurations spécifiques qui répondraient à ces utilisations. «Nous avons une idée raisonnable de la façon d'étendre cela. C'est donc une question d'avoir les ressources», ce qui pourrait être un rôle pour une start-up plutôt qu'un laboratoire de recherche universitaire, ajoute-t-il.

«Je pense que c'est un résultat passionnant», dit-il, «car il montre que nous pouvons vraiment aborder cette application importante» de nettoyage du plomb de l'eau potable. Par exemple, dit-il, il y a maintenant des endroits qui effectuent le dessalement de l'eau de mer par osmose inverse, mais ils doivent réaliser ce procédé coûteux deux fois de suite, d'abord pour extraire le sel, puis à nouveau pour éliminer le faible niveau mais fortement toxique du plomb. Ce nouveau procédé pourrait être utilisé à la place du deuxième cycle d'osmose inverse, avec une dépense d'énergie beaucoup plus faible.

Aux lecteurs du blog

Je suis en conflit depuis plusieurs années avec la revue PROCESS Alimentaire pour une triste question d’argent qui permettrait de récupérer et de diffuser correctement les 10 052 articles initialement publiés gracieusement par mes soins de 2009 à 2017 sur le blog de la revue, alors qu’elle a bénéficié de la manne de la publicité faite lors de la diffusion de ces articles. La revue PROCESS Alimentaire s’est comportée et continue de se comporter en censeur et refuse tout assouplissement pour la modique somme de 500 euros. N’ayant pas les moyens d’aller devant la justice, je leur fait ici de la publicité gratuite. Derrière cette revue, il y a une direction dégueulasse et un rédacteur en chef complice !