L’électricité pour dégrader des polluants qui échappent aux traitements des eaux

Publié par Audrey-Maude Vézina

8 juillet 2020

( mise à jour : 11 octobre 2020 )

Pesticides, produits pharmaceutiques et perturbateurs endocriniens. Ces contaminants émergents sont souvent détectés dans les eaux usées domestiques traitées, même après un traitement secondaire. L’équipe du professeur Patrick Drogui de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS) a testé l’efficacité d’élimination d’un traitement tertiaire basée sur l’électricité, en collaboration avec l’Institut européen des membranes à Montpellier et l’Université Paris-Est.

Le procédé d’électro-oxydation avancée (EOA) utilise deux électrodes pour dégrader les polluants non biodégradables, c’est-à-dire les contaminants subsistant à la suite d’un traitement biologique. En passant un courant électrique dans les électrodes, elles génèrent des radicaux hydroxyde ([OH] dans la solution qui s’attaquent aux molécules réfractaires. L’avantage de cette méthode est qu’elle ne requiert pas l’ajout de produits chimiques dans les eaux.

L’électricité pour dégrader des polluants qui échappent aux traitements des eaux
Les chercheurs ont testé leur technologie pour trois procédés de traitement des eaux : conventionnel, par un bioréacteur membrane et un traitement séparant à la source les eaux usées, dont les matières fécales.

« Les techniques d’EOA entrent dans la catégorie des procédés révolutionnaires dans le domaine du traitement des eaux. Il s’agit d’une technologie du futur pour l’épuration des eaux résiduaires contaminées par des polluants réfractaires, tels que les résidus médicamenteux », soutient le professeur Patrick Drogui, coauteur de l’étude publiée le 18 juin dans le prestigieux journal Science of the Total Environment.

Les chercheurs ont mis à l’épreuve de nouvelles électrodes catalytiques. « Nous avons démontré que ces électrodes sont efficaces et produisent une grande quantité de radicaux hydroxyde. Elles sont aussi moins coûteuses que les autres électrodes sur le marché actuellement, ce qui améliore l’accessibilité du traitement », rapporte Yassine Ouarda, étudiant au doctorat et premier auteur de la publication.

Un traitement tertiaire polyvalent

Les chercheurs ont testé cette technologie pour trois procédés de traitement des eaux : conventionnel, par un bioréacteur membrane et un traitement séparant à la source les eaux usées, dont les matières fécales. Ils se sont concentrés sur le paracétamol, aussi connu sous le nom d’acétaminophène.

L’avantage du procédé d’électro-oxydation avancée (EOA) est qu’il ne requiert pas l’ajout de produits chimiques dans les eaux.

« Nous avons testé le procédé sur cette molécule en particulier, car elle figure parmi les médicaments les plus utilisés dans le monde. À l’INRS, nous l’avons déjà testé pour une quinzaine de polluants différents, puisque l’approche peut servir pour d’autres molécules pharmaceutiques », indique le doctorant.

Patrick Drogui professeur en électrotechnologies et traitements des eaux à l’Institut national de la recherche scientifique
Patrick Drogui, professeur en électrotechnologies et traitements des eaux à l’Institut national de la recherche scientifique

Lors de la dégradation partielle des polluants émergents tels que les produits pharmaceutiques, la molécule « fille » est parfois plus toxique que la molécule mère. « On a remarqué que la toxicité de la solution augmentait, puis diminuait au cours du traitement. Cela indique que les molécules toxiques sont dégradées à leur tour si la réaction continue », rapporte Yassine Ouarda.

« Ce travail vient encore une fois confirmer que les procédés d’électro-oxydation avancée sont de bons candidats pour la dégradation des résidus médicamenteux qui ont échappé au traitement biologique », conclut le chercheur Patrick Drogui.

À propos de l’étude

L’article « Electro-oxidation of secondary effluents from various wastewater plants for the removal of acetaminophen and dissolved organic matter », par Yassine Ouarda, Clément Trellu, Geoffroy Lesage, Matthieu Rivallin, Patrick Drogui et Marc Cretin, a été publié le 18 juin dans le journal Science of the Total Environment. Ceux-ci ont reçu du soutien financier de Mitacs à travers le programme Mitacs Globalink. DOI : https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140352