La demande de production de papier et de carton ne cesse de croître dans le monde entier, en particulier dans l'industrie de l'emballage. En raison de la nature du papier, il nécessite généralement un revêtement de surface pour empêcher l'eau, l'huile et d'autres substances indésirables d'entrer. Ces revêtements peuvent entraîner des coûts financiers et environnementaux élevés. L'utilisation de matériaux de revêtement renouvelables qui sont également rentables peut soutenir les stratégies de développement durable.
Une nouvelle technique prometteuse utilisant des substances polymères extracellulaires (EPS) récupérées à partir de boues granulaires anaérobies pourrait offrir une approche rentable et durable pour transformer les eaux usées en produits à valeur industrielle et contribuer à réduire les émissions de carbone.
Dans une étude publiée dans Environmental Science and Ecotechnology , des chercheurs ont enduit du papier à l'aide d'EPS extraits de divers granules anaérobies présents dans les eaux usées. Cette approche a amélioré l'imperméabilisation (65 %), ainsi que la résistance à l'huile et à la graisse, tandis que la microstructure multicouche du papier couché présentait globalement une surface plus lisse et moins poreuse. Les protéines extracellulaires, abondantes dans les feuilles β et les bobines aléatoires, jouent un rôle structurel essentiel dans le couchage du papier.
Le traitement biologique à base de boues activées est l’approche la plus largement utilisée pour éliminer les principaux polluants des eaux usées. Cependant, l'élimination des boues excédentaires représente jusqu'à 50 % des coûts de traitement des eaux usées et présente un défi important dans le traitement des eaux usées.
Les usines de traitement des eaux usées se tournent vers la récupération des matières premières, les transformant en sources renouvelables potentielles. Les boues excédentaires, riches en EPS, deviennent de plus en plus attractives et contribuent à la mise en œuvre du paradigme « bioraffinerie » issue des stations d'épuration. Les biomatériaux à base de PSE sont des alternatives potentielles aux polymères synthétiques dans diverses applications, telles que les secteurs de l'agriculture, de la médecine et de la construction, car ils contiennent des polysaccharides, des protéines et des substances d'acide humique.
Dans cette étude, des granulés anaérobies ont été collectés dans une station d’épuration des eaux usées d’une brasserie et d’une usine de traitement des eaux usées d’une industrie papetière. Quelles que soient les différentes sources de boues, les EPS des deux types étaient principalement composés de protéines. Les spectres EEM ont confirmé que le tryptophane ou les composants de type protéine étaient les substances dominantes, ainsi que les composants de type humique.
L'ajout d'EPS a permis d'améliorer le comportement imperméable à l'eau et à la graisse. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec les échantillons d'EPS provenant de boues de l'industrie papetière, caractérisés par une fraction de protéines et un contenu hydrophobe plus élevés que les autres échantillons d'EPS. De plus, les protéines extracellulaires riches en feuilles β et en bobines aléatoires faciliteraient un rôle structurel pour le couchage du papier.
Cette recherche établit pour la première fois que l'EPS dérivé de granulés anaérobies présente des propriétés intéressantes de barrière à l'eau lorsqu'il est utilisé comme additif de couchage du papier. Plus important encore, du point de vue de l'industrie papetière, ces PSE améliorent la résistance à la pénétration et à l'absorption des graisses. Ces biomatériaux récupérés à partir de boues granulaires résiduelles constituent une ressource durable pour une application industrielle et promettent de réaliser une économie durable et circulaire.
Plus d'informations : Cuijie Feng et al, Substances polymères extracellulaires comme biomatériaux de revêtement de papier dérivés de boues granulaires anaérobies, Science environnementale et écotechnologie (2024). DOI :10.1016/j.ese.2024.100397
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