L’étude, publiée dans le Journal des matières dangereusesa eu lieu au Université de l’Illinois à Urbana-Champaign.
« Même à faibles concentrations, les produits pharmaceutiques et de soins personnels (PPCP) peuvent dégrader la qualité de l’eau, perturber les écosystèmes, favoriser la résistance aux antibiotiques et conduire à une bioaccumulation dans la faune. Alors que les nutriments comme l’azote et le phosphore causent des problèmes visibles comme la prolifération d’algues nuisibles, les PPCP présentent des risques potentiels, notamment en cas d’exposition à long terme des populations vulnérables. Ces deux questions soulignent la nécessité d’une meilleure gestion des eaux usées », a déclaré l’auteur de l’étude Hongxu Zhou dans un communiqué.
Zhou et ses collaborateurs connaissaient les bioréacteurs à copeaux de bois – des réservoirs ou des tranchées remplis de copeaux de bois à travers lesquels l’eau s’écoule – élimine efficacement l’excès d’azote dans l’eau. Cela est dû aux microbes vivant dans et sur les copeaux de bois qui « mangent » le nitrate, le transformant en azote gazeux.
L’équipe a développé un nouveau biochar de conception – de la sciure de bois prétraitée avec de la boue de chaux puis brûlée lentement pour obtenir un matériau semblable au charbon de bois – qui pourrait lier le phosphore et certains PPCP. La grande surface et la composition du biochar de conception font que les composés chimiques y adhèrent fortement.
Les chercheurs ont ensuite essayé une approche dite de traitement-train en laboratoire pour voir dans quelle mesure les deux traitements fonctionnaient bien ensemble. Ils ont collecté l’eau d’un ruisseau local et l’ont chargée d’azote, de phosphore, d’ibuprofène, de naproxène, de sitagliptine, un médicament contre le diabète, et d’un dérivé d’œstrogène. Cette eau pénétrait dans de petits bioréacteurs à copeaux de bois, puis s’écoulait en aval à travers des tubes remplis de biochar. À l’autre extrémité du système, qu’ils ont appelé B2 (bioréacteur-biochar), les chercheurs ont mesuré les composés restants dans l’eau.
“En moyenne, le système B2 a éliminé 77 pour cent du nitrate, 99 pour cent du phosphore et environ 70 pour cent de l’ibuprofène, 74 pour cent du naproxène, 91 pour cent de la sitagliptine et 97 pour cent de l’estrone », a déclaré Wei Zheng, co-auteur de l’étude et chercheur principal au Centre de technologie durable de l’Illinois (ISTC), qui fait partie du Institut de recherche des Prairies à l’Université d’I. “Le biochar a agi comme du charbon actif pour éliminer efficacement les résidus pharmaceutiques de l’eau contaminée.”
Les résultats ont varié lorsque l’équipe de recherche a modifié la vitesse à laquelle l’eau se déplaçait dans le système, des vitesses plus lentes conduisant à une plus grande élimination de l’azote. Ils ont également testé le rôle du format biocharbon – granulés ou pellets – et ont découvert que les granulés captaient davantage de produits pharmaceutiques et de phosphore.
Étant donné que les microbes sont responsables de l’élimination de l’azote dans les bioréacteurs à copeaux de bois, les chercheurs se sont demandés si les produits pharmaceutiques pourraient avoir un impact sur la communauté microbienne. Ils ont constaté des changements dans l’abondance de certains groupes bactériens, mais la fonction principale de la communauté microbienne n’a pas été affectée.
“Pour moi, l’aspect le plus intéressant de nos découvertes est la confirmation que l’efficacité des nitrates du bioréacteur à copeaux de bois n’est pas affectée par les PPCP, malgré les changements dans la composition microbienne”, a déclaré Zhou. “Cela suggère que le système de bioréacteur est suffisamment robuste pour maintenir ses performances dans des conditions difficiles, ce qui a des implications significatives pour son application dans des scénarios réels.”
Bien que l’étude ait été menée en laboratoire, les chercheurs ont modélisé l’efficacité du système B2 à plus grande échelle, démontrant ainsi son potentiel pour des applications industrielles.
#Engineer #Copeaux #bois #biochar #combinés #pour #nettoyer #les #eaux #usées #pharmaceutiques
