Des nanoparticules métalliques pour traiter les effluents industriels

[Publié le 30/06/2010]

Récompensé dans la catégorie Techniques innovantes pour l’Environnement mais non récompensé lors du dernier salon Pollutec, le projet mené par l’équipe Chimie Organique et Supramoléculaire de l’Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes pourrait offrir de nouvelles perspectives en matière de traitement des effluents industriels. Les perturbateurs endocriniens, de part leur mode d’action et leur présence ubiquitaire dans l’environnement, sont potentiellement nocifs pour les populations animales et humaines. Cependant, les stations d’épuration reçoivent un large spectre de ces composés provenant de sources variées, et notamment des eaux usées industrielles, effluents de ferme, lixiviats de décharge…

Les méthodes actuelles pour traiter ces composés, parfois photorésistants, sont constituées de trois étapes : ozonation, chloration, et oxydation. Mais ces procédés ont une efficacité ciblée, qui s’applique aux grands volumes peu concentrés. Hors, les effluents industriels ont des caractéristiques opposées, c’est-à-dire plus concentrées en composés aromatiques et réduits à des petits volumes.

Proposer une alternative pour le traitement des composés photorésistants

Alain Roucoux, qui travaille sur ce projet au sein de l’équipe Chimie Organique et Supra moléculaire, nous explique l’intérêt d’utiliser des nanoparticules pour le traitement et la dégradation des perturbateurs endocriniens. « Les propriétés des nanoparticules que nous utilisons correspondent plus à ce types d’effluents, où les perturbateurs endocriniens se retrouvent avec des concentrations plus importantes. Concrètement, nous développons des catalyseurs à base de nanoparticules métalliques, dont l’utilisation offre des avantages en termes de recyclage. Ces nanoparticules permettent de réduire les composés aromatiques sous hydrogène avec une grande efficacité. Il est important d’arriver à proposer une alternative pour le traitement des composés photorésistants. Mais nous n’en sommes qu’à une phase de tests. »

En effet, dans le contexte environnemental actuel, la mise au point de catalyseurs supportés à base de nanoparticules métalliques, efficaces même à faible charge et recyclables constitue une alternative intéressante répondant aux critères de technologies propres et adaptée aux cibles que constituent les perturbateurs endocriniens aromatiques. Ces  perturbateurs endocriniens regroupent des substances considérées comme nocives, comme les PCB, benzo-pyrènes, Bisphénol A, stalates, DDT, atrasine…

Alain Roucoux nous explique plus en détails la méthode testée par son équipe en laboratoire : « la méthode que nous testons vient en amont de celles qui existent déjà. Elle permettrait de traiter efficacement les fortes concentrations, ce qui ne se fait pas pour l’instant. Nous avons développé pour le dépôt de nanoparticules de taille contrôlée une procédure simple, rapide, et reproductible en phase aqueuse, à température ambiante et sans étape de calcination, contrairement aux méthodes classiques de préparation des catalyseurs hétérogènes. Les analyses par microscopie électronique à transmission ont montré une taille moyenne de 5 nm avec des nanoparticules bien dispersées dans la matrice. Cette hétérogénisation du système facilite la récupération du catalyseur en fin de cycle pour une réutilisation potentielle. »

« Nous n’en sommes qu’à la phase des tests »

L’immobilisation par support solide des nanoparticules métalliques permet, selon le support choisi, de catalyser préférentiellement la dégradation tel ou tel substrat. C’est là tout l’intérêt de la méthode. « Par exemple, notre système basé sur le dépôt simple et rapide sur TIO2 de nanoparticules de métaux de transition (préstabilisées dans l’eau) est parmi les plus efficaces actuellement en hydrogénation, combinée ou non à des réactions de photo catalyse. Il devient ainsi prometteur pour des molécules photorésistantes telles que l’acide cyanurique avec un prétraitement en réduction pouvant modifier sa nature aromatique et donc faciliter sa photodégradation », nous explique Alain Couroux.

A l’heure actuelle, l’étude du dopage des catalyseurs à base de TiO2 par différents métaux, afin de déterminer la meilleure synergie et les phénomènes de lixiviation au travers de leur recyclabilités, est un axe de recherche prometteur.

Et au niveau des applications concrète sur le terrain ? Alain Roucoux précise : « au niveau des applications, on peut penser que d’ici 5 à 10 ans, la nanocatalyse des perturbateurs endocriniens sera de plus en plus généralisée dans le traitement des effluents industriels. A l’heure actuelle, nous ne collaborons pas avec les industriels. En effet, notre méthode s’éloignant des méthodes usuelles (celles qui sont à l’œuvre aujourd’hui), il est compliqué de mettre en place des partenariats. Nous ne sommes encore qu’au stade de la recherche ».

Par Pierre Thouverez