La purification de l'eau dans une station d'épuration urbaine moderne implique l'élimination des produits chimiques indésirables, des solides en suspension et des gaz de l'eau contaminée. arhendrix / Shutterstock.com
Mon équipe a découvert une autre utilisation des fours à micro-ondes qui vous surprendra.
Les biosolides - principalement des bactéries mortes - provenant des stations d'épuration sont généralement déversés dans des décharges. Cependant, ils sont riches en nutriments et peuvent potentiellement être utilisés comme engrais. Mais les agriculteurs ne peuvent pas simplement remplacer les engrais normaux qu'ils utilisent sur le sol agricole par ces biosolides. La raison en est qu'ils sont souvent contaminés par des métaux lourds toxiques comme l'arsenic, le plomb, le mercure et le cadmium provenant de l'industrie. Mais les jeter dans les décharges gaspille de précieuses ressources. Alors, quelle est la solution?
Je suis ingénieur en environnement et un expert en traitement des eaux usées. Mes collègues et moi avons découvert comment traiter ces biosolides et éliminer les métaux lourds afin qu'ils puissent être utilisés en toute sécurité comme engrais.
Comment les usines de traitement nettoient les eaux usées
Les eaux usées contiennent des déchets organiques tels que des protéines, des glucides, des graisses, des huiles et de l'urée, qui sont dérivés des déchets alimentaires et humains que nous jetons dans les éviers de cuisine et les toilettes. À l'intérieur des stations d'épuration, les bactéries décomposent ces matières organiques, nettoyant l'eau qui est ensuite rejetée dans les rivières, les lacs ou les océans.
Les bactéries ne font pas le travail pour rien. Ils profitent de ce processus en se multipliant lorsqu'ils mangent des déchets humains. Une fois que l'eau a été retirée des déchets, il ne reste plus qu'une masse solide de bactéries appelées biosolides.
Cela est compliqué par le fait que les usines de traitement des eaux usées acceptent non seulement les eaux usées résidentielles, mais aussi les eaux usées industrielles, y compris le liquide qui s'écoule des déchets solides dans les décharges - appelé lixiviat - qui est contaminé par des métaux toxiques, notamment l'arsenic, le plomb, le mercure et le cadmium. Au cours du processus de traitement des eaux usées, les métaux lourds sont attirés par les bactéries et s'accumulent sur leurs surfaces.
Si les agriculteurs appliquent les biosolides à ce stade, ces métaux se sépareront des biosolides et contamineront la culture pour la consommation humaine. Mais l'élimination des métaux lourds n'est pas facile car les liaisons chimiques entre les métaux lourds et les biosolides sont très fortes.
Gang Chen micro-ondes certains biosolides, séparant la matière organique des métaux toxiques. Gang Chen / FAMU-FSU College of Engineering, CC BY-SA
Les déchets des micro-ondes libèrent des métaux lourds
Classiquement, ces métaux sont retirés des biosolides en utilisant des méthodes chimiques impliquant des acides, mais cela coûte cher et génère des déchets plus dangereux. Cela a été pratiqué à petite échelle dans certains domaines agricoles.
Après un calcul minutieux des besoins énergétiques pour libérer les métaux lourds des bactéries attachées, j'ai cherché toutes les sources d'énergie possibles qui peuvent fournir juste assez pour briser les liaisons mais pas trop pour détruire les nutriments dans les biosolides. C'est alors que j'ai remarqué par hasard le four à micro-ondes dans ma cuisine à domicile et j'ai commencé à me demander si le micro-ondes était la solution.
Mon équipe et moi avons testé si la micro-onde des biosolides romprait les liens entre les métaux lourds et les cellules bactériennes. Nous avons découvert qu'il était efficace et respectueux de l'environnement. Le travail a été publié dans le Journal of Cleaner Production. Ce concept peut être adapté à l'échelle industrielle en utilisant des ondes électromagnétiques pour produire les micro-ondes.
Il s'agit d'une solution qui devrait être bénéfique pour de nombreuses personnes. Par exemple, les gestionnaires des usines de traitement des eaux usées pourraient potentiellement gagner des revenus en vendant les biosolides au lieu de payer des frais d'élimination pour le matériau à déverser dans les décharges.
Biosolides après collecte dans une installation de traitement des déchets. Gang Chen / FAMU-FSU College of Engineering, CC BY-SA
Il s'agit d'une meilleure stratégie pour l'environnement, car lorsque des biosolides sont déposés dans des décharges, les métaux lourds s'infiltrent dans les lixiviats des décharges, qui sont ensuite traités dans des usines de traitement des eaux usées. Les métaux lourds se déplacent ainsi entre les stations d'épuration et les décharges dans une boucle sans fin. Cette recherche rompt ce cycle en séparant les métaux lourds des biosolides et en les récupérant. Les agriculteurs bénéficieraient également d'engrais organiques bon marché qui pourraient remplacer les engrais chimiques de synthèse, en conservant des ressources précieuses et en protégeant l'écosystème.
Est-ce la fin? Pas encore. Jusqu'à présent, nous ne pouvons éliminer que 50% des métaux lourds, mais nous espérons passer à 80% avec des conceptions expérimentales améliorées. Mon équipe mène actuellement de petites expériences en laboratoire et sur le terrain pour déterminer si notre nouvelle stratégie fonctionnera à grande échelle.
Je voudrais partager une leçon avec tout le monde: soyez attentif. Pour tout problème, la solution peut être juste autour de vous, dans votre maison, votre bureau, même dans les appareils que vous utilisez.
À propos de l’auteur
Gang Chen, professeur de génie civil et environnemental, Collège d'ingénierie FAMU-FSU
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.
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