Le but de cette ressource est de présenter le résumé d’un article qui passe en revue les différentes technologies de filtration de métaux lourds et présente un modèle quantitatif servant à sélectionner la plus adéquate technologie en fonction d’une application donnée.
Résumé en français de l’article: Sustainable technologies for water purification from heavy metals: review and analysis. (Chem. Soc. Rev., 2019, 48, 463-487. Sreenath Bolisetty (EPFZ), Mohammad Peydayesh (EPFZ), Raffaele Mezzenga (EPFZ).
Un tuyau déverse de l'eau polluée sur un terrain vague.
PHOTO : ISTOCK / BELOVODCHENKO
La problématique de la présence de métaux lourds (arsenic, plomb, manganèse par exemple) dans l’eau de boisson est bien connue et a déjà été présentée dans le Hub d’Antenna. Des technologies de filtration existent pour réduire ou éliminer ces polluants de l’eau.
Souvent il faut recourir à 3 étapes de filtration en série pour éliminer tous les polluants, à savoir les polluants inorganiques, organiques et biologiques. Une filtration primaire (microfiltration, précipitation chimique ou coagulation/flocculation) a pour effet de réduire le niveau de la charge polluante dans l’eau mais sans avoir la capacité de rendre l’eau potable. Une filtration secondaire, par traitement aérobique ou anaérobique sert principalement à éliminer les polluants organiques. Le traitement tertiaire amène la qualité de l’eau aux normes pour être déclarée potable, et inclut tout une série de procédés connus (oxydation chimique, précipitation électrochimique, cristallisation et distillation, photocatalyse).
La nouveauté proposée par l’article en annexe réside dans l’établissement d’un modèle quantitatif qui évalue et permet de comparer les technologies de filtrations tertiaires les plus performantes du moment selon plusieurs critères (techniques et aussi économiques) et ceci pour une application donnée.
Une revue et une analyse détaillée de ces technologies de filtration est proposée; elle inclut en résumé l’adsorption, les membranes (osmose inverse et ultra & nano filtration par exemple) et les résines d’échange d’ions.
Ce modèle quantitatif permet de déterminer pour chaque technologie une valeur appelée REP (Ranking Efficiency Product). Cette valeur permet de comparer l’attractivité globale des technologies de filtration pour un projet donné, sous l’angle non seulement de leur capacité à filtrer mais aussi de leur aspect durable. Le calcul du REP inclut en plus de l’efficacité de filtration d’une technologie donnée, sa capacité de filtration en volume/heure, sa capacité à filtrer plusieurs polluants à la fois, son coût (opérationnel et fixe), la puissance consommée pour son fonctionnement, la pression nécessaire à filtrer et l’efficacité de récupération de l’eau.
Le calcul du REP indique que les technologies les plus durables pour capter les métaux lourds en général sont dans l’ordre l’adsorption, suivie par les résines d’échange d’ions et l’osmose inverse, cette dernière très gourmande en énergie.
S’ensuit une revue des technologies émergentes, allant des nanotubes de carbone aux membranes composées de nanofibres organiques. L’adsorption par membrane composée de nanofibres d’amyloïde à base de protéine et de charbon actif est décrite. Un de ses avantages est d’être peu spécifique, dans la mesure où elle peut filtrer simultanément des ions métalliques de mercure à 99.5%, de plomb à 99.97%, de palladium à 99.84%, d’uranium radioactif à 99.35% et d’arsenic à plus de 98.6% et des métaux précieux comme l’or. Elle a aussi été évaluée pour la captation d’excès de fluor contenu dans l’eau de boisson, polluant de l’eau malheureusement aussi très fréquent. Les coûts de production et de passage à l’échelle sont attractifs.
En résumé, alors que les progrès concernant l’efficacité de filtration des métaux lourds ont été rapides, leurs coûts, leur mise en œuvre et leur durabilité restent le facteur qui limite une implémentation à large échelle pour ceux qui en ont le plus besoin.
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