Un nouveau procédé de prétraitement améliore l'élimination des PFA de l'eau potable
L'approche novatrice de l'équipe comprend un processus de prétraitement qui améliore considérablement les performances des systèmes CAG existants
Une équipe de recherche du New Jersey Institute of Technology a reçu un financement du programme de recherche sur le dessalement et la purification de l'eau du Bureau of Reclamation, dans le cadre d'un effort novateur visant à s'attaquer au problème omniprésent de la contamination de l'eau potable par les PFAS.
Une série d'échantillons issus des expériences de coagulation montre des "flocs" - ou particules - formés par l'ajout d'un coagulant dans les conteneurs du centre, du centre droit et de l'extrême droite. Les PFAS sont piégés dans les flocs et sont éliminés par gravité ou par filtration.
Emerging Contaminants Research Lab @ NJIT
Cette subvention très compétitive, attribuée à seulement huit projets sur plus de quatre-vingts candidats, soutient leur projet innovant intitulé "Enhanced Coagulation for the Removal of Per- and Polyfluoroalkyl Substances using Hydrophobic Ion Pairing Approach Project" (Coagulation améliorée pour l'élimination des substances per- et polyfluoroalkyles à l'aide d'un projet d'appariement d'ions hydrophobes).
Arjun Venkatesan, professeur associé au département de génie civil et environnemental du NJIT et chercheur principal de ce projet, dirige également une étude pilote du même programme pour le projet "Enhancing the Removal of Hydrophilic Per- and Polyfluoroalkyl Substances by Granular Activated Carbon using Hydrophobic Ion-pairing as Pre-treatment" qui utilise une approche similaire pour s'attaquer à la contamination par les PFAS.
Relever les défis de l'élimination des PFAS
Les substances perfluoroalkyles et polyfluoroalkyles (PFAS), souvent appelées "produits chimiques à vie", représentent un défi important pour les méthodes conventionnelles de traitement de l'eau. Les liaisons carbone-fluor dans les PFAS sont parmi les plus fortes de la chimie, ce qui rend ces substances extrêmement résistantes aux processus de dégradation naturelle.
Cette persistance signifie que les PFAS restent indéfiniment dans l'environnement, s'accumulant au fil du temps et posant des risques sanitaires à long terme. Les méthodes de traitement traditionnelles, telles que la filtration sur charbon actif granulaire (CAG), peinent à éliminer efficacement certains types de PFAS, en particulier les variantes hydrophiles (à chaîne courte).
"Le CAG est la technologie de référence pour le traitement des PFAS", a déclaré M. Venkatesan, qui est également directeur du laboratoire de recherche sur les contaminants émergents (ECRL) du NJIT. "Cependant, elle ne fonctionne pas pour tous les produits chimiques à base de PFAS. Les PFAS à longue chaîne sont éliminés efficacement, mais les PFAS à courte chaîne, qui sont également toxiques et réglementés, ne le sont pas".
Le principal mécanisme d'élimination des PFAS par le CAG repose sur les interactions hydrophobes, qui sont inefficaces pour les PFAS à chaîne courte solubles dans l'eau. Cette lacune dans les capacités de traitement nécessite des solutions innovantes pour améliorer la sécurité de l'eau et répondre aux normes réglementaires fixées par l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA).
Solutions innovantes et collaboration
L'approche novatrice de l'équipe comprend un processus de prétraitement qui améliore considérablement les performances des systèmes CAG existants. En ajoutant à l'eau entrante un produit chimique qui forme des complexes hydrophobes avec les molécules de PFAS, les PFAS à chaîne courte et à chaîne longue peuvent être adsorbés plus efficacement sur les surfaces du CAG. Ce processus améliore non seulement l'efficacité de l'élimination, mais offre également une solution rentable qui peut être facilement mise en œuvre dans les installations de traitement de l'eau existantes.
La Suffolk County Water Authority (SCWA) a joué un rôle crucial dans ce projet en donnant accès à un site d'eaux souterraines contaminées pour les essais pilotes. La SCWA a également offert un soutien en nature pour la construction des colonnes de filtration pilotes et des analyses d'eau supplémentaires pour compléter l'étude sur les PFAS, illustrant ainsi la nature pratique et communautaire de la recherche.
Des résultats préliminaires prometteurs
Alors que les essais pilotes viennent de commencer, les essais en laboratoire ont donné des résultats prometteurs. L'approche de prétraitement a démontré une amélioration significative du temps de percée pour l'élimination des PFAS. Par exemple, le temps de percée de 50 % pour le PFBS, un PFAS à chaîne courte réglementé, a été amélioré d'environ 170 %.
Ces résultats préliminaires suggèrent que le nouveau processus de prétraitement pourrait conduire à des améliorations substantielles de la performance du CAG, améliorant en fin de compte la qualité et la sécurité de l'eau.
Impact sur le monde réel et recherche future
Grâce à ce nouveau prix, l'équipe est désormais prête à démontrer la nouvelle approche de prétraitement pour un autre processus de traitement de l'eau couramment utilisé, à savoir la coagulation et la floculation. La simplicité et la rentabilité de cette approche en font une option viable pour une adoption à grande échelle.
"Notre approche peut être facilement mise en œuvre dans les systèmes conventionnels existants de traitement de l'eau avec des modifications minimales", a déclaré William Pennock, professeur adjoint au département de génie civil et environnemental du NJIT et collaborateur à la recherche sur le traitement par coagulation et floculation. "Tout ce dont nous avons besoin, c'est d'une pompe doseuse pour injecter le produit chimique HIP dans l'eau non traitée.
Cette intégration simple pourrait permettre aux installations de traitement de l'eau de réaliser d'importantes économies en termes de coûts d'exploitation, en réduisant potentiellement la fréquence de remplacement des CAG d'environ 50 %.
À l'avenir, l'équipe de recherche explore également le potentiel de l'approche du couplage hydrophobe-ion pour d'autres contaminants organiques ioniques, ce qui indique une large applicabilité de cette technologie. Les recherches futures se concentreront sur l'expérimentation d'alternatives biodégradables et respectueuses de l'environnement au produit chimique HIP, en veillant à ce que le processus n'introduise pas de contaminants secondaires.
Cette recherche s'aligne étroitement sur les dernières réglementations de l'EPA concernant les PFAS dans l'eau potable. En améliorant les performances du filtre GAC et en réduisant les coûts opérationnels, le processus de prétraitement proposé répond à un besoin national essentiel. La mise en œuvre réussie de cette technologie promet des améliorations immédiates et rentables des systèmes de traitement de l'eau existants, au bénéfice des communautés et de la protection de la santé publique.
Cette recherche innovante représente une avancée significative dans la lutte contre la contamination par les PFAS. En améliorant les processus de traitement de l'eau existants, l'équipe ne se contente pas de relever un défi environnemental pressant, elle fournit également des solutions pratiques et évolutives qui peuvent être adoptées à l'échelle nationale.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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