Un nouveau procédé filtre efficacement les hormones de l'eau

1 octobre 2020 | Par Gérald Ondrey

L'eau potable peut être contaminée par des micropolluants, notamment des hormones stéroïdes utilisées comme substances médicales et contraceptifs. Bien que leur concentration dans les eaux usées ne soit que de quelques nanogrammes par litre, cette petite quantité peut déjà nuire à la santé humaine et nuire à l'environnement. En raison de la faible concentration et de la petite taille des molécules, les hormones stéroïdes sont non seulement difficiles à détecter, mais également difficiles à éliminer - les technologies conventionnelles de traitement des eaux usées ne sont pas suffisantes.

Pour résoudre ce problème, le professeur Andrea Iris Schäfer, responsable de l'Institut de technologie membranaire avancée (IAMT) de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT ; Allemagne ; www.kit.edu) et son équipe ont développé un procédé qui combine l'ultrafiltration (UF) avec l'adsorption de charbon actif dans un seul milieu de filtration.

Les chercheurs de l'IAMT ont développé et amélioré ce processus en collaboration avec le fabricant de filtres Blücher GmbH (Erkrath, Allemagne ; www.bluecher.com), tandis que des collègues de l'Institut des interfaces fonctionnelles du KIT, de l'Institut des matériaux appliqués et du Karlsruhe Nano Micro Facility ont caractérisé le matériau. L'étude a été publiée dans le numéro du 15 octobre de Water Research.

Dans le processus (schéma), l'eau est d'abord pressée à travers une membrane semi-perméable qui élimine les impuretés et les micro-organismes plus gros, explique Schäfer. "Ensuite, l'eau s'écoule à travers la couche de particules de carbone derrière (la membrane), qui lie les molécules d'hormones."

Les scientifiques ont utilisé des particules de carbone modifiées (charbon actif sphérique à base de polymère ; PBSAC). La clé était de déterminer le diamètre optimal des particules de carbone. En utilisant une couche de charbon actif de 2 mm d'épaisseur, les chercheurs ont diminué le diamètre des particules de 640 à 80 µm et ont réussi à éliminer 96 % de l'estradiol contenu dans l'eau. En augmentant la concentration en oxygène dans le charbon actif, la cinétique d'adsorption a été encore améliorée et une efficacité de séparation de l'estradiol de plus de 99 % a été atteinte. "La méthode permet un débit d'eau élevé à basse pression, est économe en énergie et sépare de nombreuses molécules sans produire de sous-produits nocifs", explique Schäfer. "Notre technologie nous permet d'atteindre la valeur de référence d'un nanogramme d'œstradiol [l'œstrogène physiologiquement le plus efficace] par litre d'eau potable proposée par la Commission européenne."