Source : Article : Arsenic removal from Peruvian drinking water using milk protein nanofibril-carbon filters : a field study. ETHzürich, Bolisetty, Sreenath (ETH Zürich); Rahimi, Akram (BluAct GmbH); Mezzenga, Raffaele (ETH Zürich), 2021-12-01.
Originally piblished in : Environmental Science : Water Research & Technology 7(12), https://doi.org/10.1039/d1ew00456e
Résumé de l’article
Filtration de l’arsenic contenue dans l’eau de boisson au Pérou à l’aide de filtres composés de membranes faites à partir de nanofibrilles de protéines de lait et de charbon actif : test terrain.
La qualité de l’eau du robinet au Pérou en certains endroits ne satisfait pas les normes de l’OMS (Organisation Mondiale de la Santé); une certaine partie de la population a été exposée pendant les dernières années, de par la consommation de cette eau, à des taux d’arsenic élevés et dangereux pour la santé. La limite indiquée par l’OMS pour l’arsenic dans l’eau potable est 10 µg/L.
Cet arsenic dissout dans l’eau a des origines autant géologiques (roche volcanique) que provenant d’activités humaines (pollution industrielle due à l’extraction minière par exemple), et se trouve dans les eaux souterraines et de surface. L’arsenic (associé par sa dangerosité à un métal lourd) et le plomb représente à eux deux plus de 85% de la pollution de l’eau par métaux lourds (respectivement 46% et 41 %), le reste des métaux lourds présents étant majoritairement le zinc, cadmium, mercure, cuivre et chrome.
Des mesures ont été faites dans 28 foyers d’habitation et dans 3 usines de traitement de l’eau, provenant de régions du Pérou dont les concentrations en arsenic sont comprises entre 11 µg/L et 1.1 mg/L, donc au-delà des limites de l’OMS.
Bien que des systèmes de filtration techniquement efficaces contre l’arsenic soient disponibles commercialement (voir ressource Hub), aucun n’est appliqué dans ces régions du Pérou à grande échelle. La raison principale est le fait qu’ils ne sont pas adaptés à la réalité d’une région à faible revenu.
Une étude terrain fut conduite au Pérou entre 2019 et 2020 pour évaluer des granulés adsorbants et des membranes hybrides faites de nanofibrilles de protéines de lait et de charbon actif, déjà présentés dans la littérature par les auteurs de cet article en 2016 (S. Bolisetty et R. Mezzenga, Nat. Nanotechnology, 2016, 11, 365). Cette technologie est produite par BluAct GmbH. En résumé, cette technologie est peu sélective (permet de capter différent métaux lourds), facile d’utilisation et économiquement attractive. Elle doit être testée sur le terrain pour savoir si elle peut être diffusée commercialement à grande échelle.
Dans le cas de cette étude terrain dont la durée du test a été de 6 mois, 3 différents systèmes de filtration ont été installés, à savoir la combinaison des granulés adsorbants avec la membrane hybride (type I), la membrane hybride seule (type II) et les granulés adsorbants seuls (type III). Les solutions type I et II s’appliquaient aux foyers d’habitation, respectivement 14 foyers et 12 foyers, alors que la solution type III aux larges communautés (3 cas). Le but du test terrain étant de définir les systèmes à utiliser selon les niveaux de concentration d’arsenic dans l’eau, en zone urbaine et rurale, et pour différents niveaux de besoin en eau potable.
Dans tous les cas (26 foyers et 3 communautés, solutions type I-III), le niveau d’arsenic dans l’eau après filtration a été réduit à moins de 10 µg/L, selon protocole de mesure de OMS.
Dans les cas de haute concentration d’arsenic, la solution type II (combinant granulé et membrane) était nécessaire, la membrane seule ne suffisant pas; parfois la membrane devait être changée en cours de test, ceci dû à la saturation des sites d’absorption.
Dans les cas où la turbidité était très élevée, un pré-filtre (sable) devait être installé afin de ne pas saturer la membrane en particules solides.
Les filtres type III pour les larges communautés fonctionnaient par simple gravité, et les granulés n’ont pas eu besoin d’être changés pendant la période du test (6 mois). Suite à ces essais concluants, un test à grande échelle avec la solution type III a permis de filtrer 147'000 litres d’eau/jour pendant 5 mois, après quoi le granulé a pu être régénéré avec du NaOH (soude caustique) et reprendre du service.
En conclusion, la technologie de membrane hybride faite de nanofibrilles de protéines de lait et de charbon actif est prometteuse pour rendre potable de l’eau contaminée par de l’arsenic, et ceci à des coûts et des besoins en infrastructure attractifs.
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