LE POTENTIEL DE LA TECHNOLOGIE DES NANOBULLES POUR AMÉLIORER LE TRAITEMENT DE L’EAU
A ce jour, l’Organisation mondiale de la santé estime que plus de 2 milliards de personnes (sur 7.6 milliards) sur notre planète n’ont pas accès à l’eau potable, et cette population continue de croître d’environ 1 milliards à horizon 2030.
Moins de 1 % de l’eau de notre planète est disponible pour notre usage, provenant principalement de sources de surface (lacs et rivières) ou d’eaux souterraines, le reste provenant de la collecte d’eau de pluie ou d’eau de mer dessalée.
Cette augmentation de population, associée à la croissance de l’agriculture et d’autres industries et activités humaines, nécessitera un besoin mondial de solutions plus efficaces, plus durables et plus abordables pour le traitement de l’eau. Aujourd’hui, les méthodes actuelles de traitement de l’eauconsistent à ajouter des produits chimiques tels que le chlore à l’eau, et posent des problèmes de durabilité, de sécurité et de coût.
Une technique plus durable, connue par l’oxygénation (pour oxyder) a fait l’objet de nombreuses démonstrations et depuis l’existence des nanobulles, objet d’une première hypothèse en 1994, l’étude de leurs propriétés a rapidement progressé. Des équipes de scientifiques de divers instituts affiliés à l’université de l’Arizona ont notamment examiné les possibilités d’améliorer le traitement de l’eau grâce à la technologie des nanobulles, en remplaçant ou en améliorant l’efficacité des processus de traitement conventionnels de purification de l’eau et des eaux usées.
Les nanobulles mesurent environ 100 nanomètres (0.1 mm) de diamètre. En raison de leur flottabilité neutre, elles ne remontent pas à la surface et n’éclatent pas comme les grosses bulles, mais se déplacent de manière aléatoire et continue dans l’eau, dans toutes les parties d’un plan d’eau ou d’un système, par un mouvement brownien.Grâce à leurs caractéristiques chimiques et physiques uniques, les nanobulles constituent un moyen sans produit chimique, durable, éprouvé et rentable de traiter l’eau et les eaux usées.
TRAITEMENT DE L’EAU
Le traitement de l’eauconsiste à éliminer les contaminants. Ceux-ci comprennent les contaminants naturels (par exemple, les métaux lourds, les sels et les toxines algales) et ceux qui résultent de l’activité humaine (par exemple, les nitrates, les polluants chimiques, les produits pharmaceutiques).
Le traitement de l’eauconsiste à éliminer les contaminants. Ceux-ci comprennent les contaminants naturels (par exemple, les métaux lourds, les sels et les toxines algales) et ceux qui résultent de l’activité humaine (par exemple, les nitrates, les polluants chimiques, les produits pharmaceutiques).
Ces mêmes scientifiques de l’université de l’Arizona expliquent que les nanobulles présentent les avantages suivants :
Amélioration du traitement de l’eau car elles influencent les gaz piégés sur les surfaces des particules et stimulent aussi considérablement le transfert des gaz dans l’eau.
Production en permanence des espèces réactives de l’oxygène (ERO) quasi-stables qui oxydent les polluants et les agents pathogènes présents dans l’eau.
Amélioration de l’agrégation des particules grâce à la coagulation par pontage intraparticulaire, ou la fixation des particules colloïdales, ce qui entraîne la formation d’un floc plus important.
Amélioration de l’agrégation des particules grâce à la coagulation par pontage intraparticulaire, ou la fixation des particules colloïdales, ce qui entraîne la formation d’un floc plus important.
OXYDATION
Dans le traitement de l’eau avec des polluants chimiques et biologiques, l’oxydation peut neutraliser les polluants ou modifier leurs propriétés de manière à ce qu’ils soient plus faciles à éliminer. Dans le cas de l’élimination d’algues ou d’agents pathogènes tels que les bactéries, l’oxydation provoque directement la lyse (mort) des cellules.
A l’inverse de l’application répétée de produits chimiques, les nanobulles assurent une oxydation sûre, naturelle et continue. Plus de transport et de manipulation de produits chimiques dangereux comme le chlore, et la production potentielle de sous-produits chimiques nocifs.
On peut décrire l’oxydation des nanobullesainsi : chaque minuscule nanobulle a une longue « durée de vie », qui peut atteindre plusieurs mois, grâce à sa flottabilité neutre et à sa coque externe dure constituée d’ions. Chaque bulle stable contient une quantité d’énergie faible mais concentrée provenant de l’équilibre entre la pression interne élevée, la tension superficielle et la charge de surface. Lorsque la bulle s’effondre sous l’effet d’un stimulus tel que la lumière UV, des ERO sont produites en raison de la libération de l’énergie de la nanobulle. Dans le traitement de l’eau, ce processus peut améliorer l’oxydation des polluants et l’élimination des agents pathogènes.
Outre l’élimination du biofilm par oxydation, les nanobulles éliminent le biofilm par abrasion directe, car elles se déplacent constamment et aléatoirement dans l’eau.
UTILISATION DES NANOBULLES
Les nanobulles offrent la possibilité de remplacer ou d’améliorer l’efficacité des processus de traitement actuels. Elles peuvent aussi être complétées par l’utilisation de microbulles qui permettent un fractionnement de la mousse, permettant d’attirer des solides en suspension, collectés pour élimination ou revalorisation (engrais) dans le cas de lagunes ou bassins naturels. Des équipements produisant des nanobulles et des microbulles, permettant ainsi de combiner les bénéfices, existent. Leur performance sur l’abaissement des contaminants – voir tableau, est montré dans l’exemple ci-après, avec cet aérateur dans le cas du traitement d’une piscine naturelle aux Pays-Bas.
Photos de l’aérateur et de son installation
Bibliographie : “Nanobubble technologies offeropportunities to improve water treatment” par Ariel J. Atkinson, Onur G. Apul, Orren Schneider, Sergi Garcia-Segura and Paul Westerhoff https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.8b00606
