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    Tester des matériaux carbonés conçus pour purifier les eaux usées

    Crédit :CC0 Domaine Public

    Les flux de déchets de l'industrie et de l'agriculture pourraient être utilisés pour la production de charbon pouvant servir d'adsorbant bon marché pour la purification de l'eau. Dans sa thèse à l'Ecole Doctorale Industrielle, Mirva Niinipuu démontre que la capacité des matériaux carbonés à séparer la pollution organique de l'eau était généralement faible, mais qu'ils ont un potentiel d'amélioration. Elle a soutenu sa thèse à l'Université d'Umeå vendredi, Le 24 mai.

    Afin de préserver nos ressources en eau et de prévenir la propagation de la pollution de l'environnement, nous devons avoir accès à une purification efficace de l'eau. L'adsorption au charbon actif est une technique courante de purification de l'eau, mais le coût élevé du charbon actif conventionnel limite l'utilisation de cette technologie.

    À la fois, un grand nombre de flux de déchets sont générés, par exemple par l'industrie alimentaire, agriculture, et les processus industriels, qui ne sont actuellement pas utilisés de manière optimale. En plus de générer des adsorbants pour la purification de l'eau, la production de charbon à partir de ces résidus contribuerait également à réduire les coûts de manutention et d'élimination des déchets. Ce serait à la fois économiquement et écologiquement avantageux.

    L'objet de la thèse de doctorat de Mirva Niinipuu, qui a été réalisée à l'école doctorale industrielle de l'université d'Umeå, était d'étudier la capacité des résidus carbonisés à séparer les polluants organiques et inorganiques dangereux pour l'environnement de l'eau industrielle.

    Mirva Niinipuu, Doctorant au Département de chimie et à l'École de recherche industrielle. Crédit :Mattias Pettersson, Université d'Umeå

    Les matériaux qu'elle a étudiés étaient du charbon provenant de déchets de tomate et de presse à olives, balles de riz, fumier de cheval, boues d'épuration municipales, et les boues biologiques et les boues de fibres provenant de l'industrie des pâtes et papiers. Elle a évalué les effets de la température de carbonisation et du type de matériau de départ sur les propriétés de surface des charbons générés et leur capacité à séparer les polluants de l'eau, clarifiant ainsi quelles propriétés de surface sont importantes pour l'adsorption. En outre, elle a étudié diverses activations chimiques de matériaux carbonés afin d'améliorer leur fonction en tant qu'adsorbants pour la purification de l'eau.

    « Les résultats ont montré que la capacité des matériaux carbonés à séparer les polluants organiques de l'eau était généralement faible, ce qui peut être dû à la surface limitée de ces matériaux. D'autre part, la séparation des métaux s'est produite à un niveau similaire à celui du charbon actif commercial. L'activation chimique du carbone résiduel a montré une amélioration majeure de la séparation des métaux et des polluants organiques, " dit Mirva Niinipuu, doctorant au Département de chimie et à l'École doctorale industrielle de l'Université d'Umeå.

    La température de carbonisation a affecté la fonctionnalité de surface des matériaux carbonés de telle manière que la température élevée a réduit la présence de groupes fonctionnels contenant de l'oxygène sur la surface. Ce sont les groupes chimiques qui contribuent à la séparation de la plupart des polluants étudiés.

    L'activation chimique a amélioré la séparation de tous les polluants étudiés, et l'effet le plus prononcé a été observé pour les polluants organiques. Les charbons activés ont réussi à séparer complètement le fluconazole et le triméthoprime du lixiviat de décharge, et le niveau de séparation était également élevé (50-96 %) pour le cuivre et le zinc.

    Les résultats ont également montré que différents polluants peuvent interagir de différentes manières avec les surfaces adsorbantes, et que cela est contrôlé par des propriétés telles que la porosité, fonctionnalités contenant de l'oxygène, hydrophobie et minéraux. Le rôle de la matrice eau a également été évalué, et les résultats ont montré de manière inattendue une séparation plus efficace d'une matrice d'eau complexe.

    "Des études supplémentaires devraient se concentrer sur un large éventail de polluants ayant une pertinence environnementale dans les systèmes d'adsorption dans lesquels un certain nombre de composants sont pris en compte et qui incluent des matrices d'eau complexes."


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