Vers un système zéro-énergie pour la dépollution des eaux

03 janvier 2017

Résultats scientifiques Environnement

Les procédés électrochimiques d’oxydation sont particulièrement efficaces pour traiter les eaux chargées en polluants organiques. Mais ces procédés basés sur un générateur de courant produisant des radicaux oxydants, capables de minéraliser les polluants, restent coûteux. Une approche originale, sans générateur externe de courant, vient d’être développée par une équipe de l’Institut européen des membranes (CNRS/Université de Montpellier/ENSCM). Ce système « zéro-énergie » fonctionne à partir de carbohydrates et d’oxygène dissous. Il est capable de générer un courant suffisant pour produire directement les radicaux oxydants. Les résultats de cette étude sont parus dans la revue J. Mat. Chem. A.

Un certain nombre de contaminants organiques présents dans les eaux usées résistent aux traitements classiques de dégradation biologiques ou chimiques (hormones, composés phénoliques, antibiotiques…). Les normes de rejet des effluents devenant de plus en plus sévères, les procédés d’oxydation, qui combinent plusieurs réactifs pour produire des radicaux hydroxyles, s’avèrent très efficaces. Cependant, leurs coûts élevés d’investissement et de fonctionnement limitent leur développement industriel dans la filière de traitement des eaux.

Un système « zéro-énergie » a ainsi été imaginé par l’équipe de l’Institut européen des membranes (IEM). Ce système hybride intègre une pile à combustible alimentée à l’anode par des carbohydrates (par exemple des sucres) capable de générer un courant suffisant pour alimenter une cathode et produire le peroxyde d’hydrogène.

Pour que ce procédé fonctionne de façon optimale, il est important que la différence de potentiel entre l’anode et la cathode soit élevée et que les réactions électrochimiques s’effectuent rapidement aux électrodes. Pour ce faire, les chercheurs de l’IEM ont mis au point des matériaux d’électrode à base de carbone dopé présentant une surface spécifique et une réactivité élevées.
Le système a déjà été testé pour dégrader des molécules organiques modèles. Les résultats sont particulièrement prometteurs. Ce procédé de dépollution, qui permet de contrôler la production in situ des radicaux oxydants, présente maintenant un coût de fonctionnement très faible.