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.
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