Système innovant d’élimination du sel et de capture du cuivre dans les eaux usées industrielles.

Il est souvent difficile de traiter les eaux usées industrielles, notamment celles provenant de la fabrication d’électroniques et du traitement des métaux. En effet, ces eaux contiennent généralement des niveaux élevés de **sels** et des **métaux toxiques**. Les approches traditionnelles traitent souvent ces problèmes de manière **séparée**, laissant un besoin pour des solutions plus efficaces.

Une équipe de chercheurs, dirigée par **Shihong Lin**, professeur associé en génie civil et environnemental à l’Université Rice, a peut-être trouvé une solution permettant de traiter simultanément ces deux problèmes au sein d’un même système électrochimique, tout en récupérant du **cuivre**.

Que se passe-t-il ?

À l’Université Rice, les chercheurs ont mis au point une plateforme de pompage d’ions électrochimique capable d’éliminer les sels des eaux usées et de séparer sélectivement les **métaux dissous**, y compris le cuivre, comme indiqué dans un article publié sur **Tech Xplore**.

Cette étude, parue dans la revue **Nature Water**, présente la méthode comme une solution potentielle pour le traitement des eaux usées industrielles salées. Le postdoctorant de Rice, **Longqian Xu**, est l’auteur principal de cette publication.

Le fonctionnement de cette plateforme repose sur le **potentiel des électrodes**, qui peut être ajusté afin de décider si un métal se déplace dans un flux de réception ou reste sur la surface de l’électrode. Cela permet de dessaler l’eau et de trier les métaux en simultané.

Selon Lin, les **technologies de dessalement conventionnelles**, comme l’osmose inverse, éliminent les sels, mais ne séparent pas de manière sélective les ions métalliques précieux ou toxiques des sels de fond. D’un autre côté, la **précipitation chimique** peut éliminer les métaux, mais elle nécessite des produits chimiques supplémentaires, générant souvent des boues dangereuses.

Dans leurs expériences avec des eaux usées synthétiques contenant **sodium** et **cuivre**, les scientifiques ont réussi à éliminer 90 % du sel tout en conservant presque tout le cuivre sur l’électrode. En utilisant un mélange plus complexe de cuivre, nickel et sodium, le système a pu retirer 85 % du sel et plus de 92 % des deux métaux.

Pourquoi est-ce important ?

Ce type de traitement polyvalent est particulièrement précieux pour les secteurs comme la fabrication d’électroniques et le traitement des métaux, qui produisent certaines des eaux usées les plus difficiles à gérer.

Actuellement, de nombreuses entreprises font appel à des processus séparés pour traiter les sels et les métaux lourds, ce qui entraîne des coûts supplémentaires et peut générer des déchets perturbants, tels que des saumures dangereuses ou des boues métalliques.

Un système capable de purifier l’eau tout en récupérant des métaux en une seule opération pourrait encourager les installations à **réutiliser davantage** d’eau, ce qui devient impératif face à la crise de la sécheresse et aux problèmes d’approvisionnement en eau qui touchent tant de communautés et d’entreprises.

Sur le plan économique, la récupération du cuivre et du nickel, matériaux industriels précieux, permettrait d’améliorer l’efficacité des processus de traitement en rendant leur récupération plus simple.

D’un point de vue environnemental et de santé publique, une meilleure gestion des métaux lourds dans les eaux usées peut réduire le risque de contamination des eaux naturelles et des sols, prévenant ainsi des dégâts importants sur les écosystèmes.

Quelles actions sont entreprises ?

Les chercheurs ont basé ce système sur des travaux antérieurs concernant le pompage d’ions, intégrant des démonstrations antérieures de la technologie avec un design en anneau pour le dessalement sans redox.

Cette étude a fait un pas en avant en alliant l’élimination des sels avec une récupération ciblée simultanée. Au lieu d’échanger physiquement des solutions entre différentes étapes, ce système maintient les ions en mouvement dans une seule direction via des changements rapides dans le circuit électrique.

Lin explique que cette méthode remplace l’échange physique de solutions par des modifications rapides du circuit électrique, permettant un mouvement continu des ions. Le potentiel de l’électrode est ainsi contrôlé de manière précise, favorisant une récupération **sélective**.

Avec une version à cinq électrodes de la plateforme, les chercheurs ont observé que presque tout le cuivre restait sur l’électrode, tandis que la quasi-totalité du nickel retiré se retrouvait dans le flux de réception, produisant un cuivre d’une pureté d’environ 96 % par rapport au nickel.

Si cette technologie peut être mise à une échelle industrielle, elle pourrait représenter un nouvel outil pour les fabricants, leur permettant de réduire les coûts de traitement, de limiter les déchets dangereux, de récupérer des matériaux précieux et de produire une eau mieux adaptée à la réutilisation.

Les résultats montrent que le **EIP** peut être réglé pour décider de la destination des différents ions durant le traitement. Certains métaux peuvent être capturés sur l’électrode, tandis que les sels et d’autres ions suivent le chemin normal du dessalement.

Inscrivez-vous à la newsletter gratuite de TCD pour obtenir des conseils simples, des astuces utiles et une chance de gagner 5 000 $ pour des améliorations à votre domicile. Pour voir plus d’histoires comme celle-ci, modifiez vos préférences Google ici.