Les chimistes analytiques Gabriela Castro Varela et Alexandros Asimakopoulos sont à la recherche de substances chimiques toxiques et non réglementées dans les boues d'épuration qui sont un sous-produit des stations d'épuration de la municipalité de Trondheim.

Varela est stagiaire postdoctoral et Asimakopoulos est professeur agrégé au département de chimie du NTNU. Leur objectif est de pouvoir réutiliser les boues de manière sûre et durable.

Les ressources naturelles mondiales sont soumises à une pression croissante, ce qui rend d'autant plus important de les recycler plus efficacement. Cependant, la réutilisation des déchets est difficile en raison des substances dangereuses qu'ils contiennent.

L'objectif de développement durable numéro 12 de l'ONU met également l'accent sur la nécessité d'une gestion efficace des déchets et des produits chimiques.

Difficile, mais beaucoup à gagner

Les chercheurs observent le problème dans deux types de déchets en particulier :les boues d'épuration et les plastiques issus des déchets électroniques, ou e-waste. Ces deux sources de déchets recèlent un énorme potentiel de réutilisation des nutriments, d'énergie verte et de remplacement des matières premières.

Le défi réside dans les niveaux de substances dangereuses, dont beaucoup ne sont pas réglementées, dans ces sources de déchets.

• L'utilisation de boues d'épuration non traitées comme engrais est difficile car les humains et les animaux peuvent être affectés par les substances toxiques présentes dans les boues d'épuration. Ils peuvent être ingérés par la nourriture et les sources d'eau touchées par le ruissellement agricole.
• Le recyclage du plastique à partir de déchets électroniques est difficile en raison de la possibilité de réintroduire des substances dangereuses dans l'environnement et des émissions environnementales au cours du processus de recyclage.

Le projet SLUDGEFFECT vise à identifier et éliminer les produits chimiques toxiques des boues afin qu'elles puissent être réutilisées de différentes manières, par exemple comme engrais.

Microplastiques et substances chimiques

Les boues sont le sous-produit résiduel une fois que les eaux usées ont traversé les stations d'épuration. Il contient des traces de ce que les gens ont mangé et bu, des détergents et tout ce que les ménages et l'industrie éliminent via le système d'égout.

Ces boues contiennent toutes sortes d'additifs, réglementés et non réglementés, toxiques et non toxiques, mais le type ou la quantité de poison qu'ils contiennent est encore relativement inconnu.

Substances toxiques

• De nombreuses substances chimiques contenues dans les boues sont dangereuses car elles imitent les graisses (lipides) du corps. Le corps est donc incapable de les excréter puisqu'il perçoit les substances comme naturelles.
• Les PFAS (abréviation de substances per- et polyfluoroalkyles) sont des substances particulièrement problématiques. Ces produits chimiques ont des propriétés hydrofuges et anti-graisse uniques et sont utilisés dans l'industrie à grande échelle. Ils ne doivent pas être réintroduits dans la nature par le biofertilisant des boues.

Les PFAS, les benzophénones et les dérivés similaires font partie des substances présentes dans les boues, ainsi que les métaux toxiques et les microplastiques.

"Ce que nous savons, c'est qu'une grande partie des boues contient des microplastiques en plus des substances chimiques qui peuvent être extrêmement nocives pour nous si elles se retrouvent dans le sol. Et nous ne savons pas ce qu'elles contiennent", déclare Asimakopoulos. .

Varela est l'expert des analyses. Elle reçoit des échantillons de boues de toutes les stations d'épuration impliquées dans le projet. Ces échantillons sont analysés pour identifier les substances qu'ils contiennent, en mettant l'accent sur les additifs toxiques non réglementés ou ceux que nous ne connaissons pas.

Pour diverses raisons, les substances chimiques listées dans les informations consommateurs ne correspondent pas toujours à leur contenu réel.

Extrêmement important à savoir

Une fois les composés toxiques identifiés, les chercheurs doivent trouver un moyen de les éliminer. Une solution à l'étude consiste à utiliser la pyrolyse pour le traitement thermique des boues. La pyrolyse est une technique de combustion qui brûle entre 700 °C et 900 °C dans des conditions sans oxygène. C'est la même méthode que celle utilisée pour la fabrication du charbon, et les déchets résiduels forment également de petits amas contenant des déchets biologiques carbonatés.

Varela explique :"Nous analysons la matière résultante dans un spectromètre de masse afin de voir quelle quantité de substances chimiques toxiques a disparu ou n'a pas disparu. Parfois, la pyrolyse rend une substance toxique encore plus nocive pour l'environnement, ce qui peut arriver quand on ne sait pas quelles substances sont en cause. Il est extrêmement important de le déterminer avant que les boues ne soient réintroduites dans les systèmes naturels."

La Terre a besoin d'être reconstituée

En Allemagne et ailleurs en Europe, la plupart des boues des stations d'épuration sont traitées et incinérées. Mais la boue pure qui a été stérilisée est pleine de nutriments nécessaires à l'agriculture.

"Afin d'utiliser les boues, nous devons nous assurer qu'elles sont exemptes de substances chimiques dangereuses", explique Hans Peter Arp, l'expert technique de l'Institut géotechnique norvégien (NGI) et NTNU qui dirige le projet.

"Nous voulons voir ce que nous pouvons réaliser avec la pyrolyse et le contrôle à la source en Norvège, car la réutilisation est importante pour la durabilité et bonne pour le sol", déclare Arp. "Il est donc important de découvrir ce qui est possible et comment nous pouvons le rendre financièrement rentable et durable." + Explorer plus loin

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