Nouveau système de traitement des eaux usées utilisant des procédés membranaires avancés

Les arguments en faveur de la conservation et de la préservation de l’eau deviennent de plus en plus pressants. Les pénuries d’approvisionnement en eau, la baisse de la qualité de l’eau et, dans certains cas, la perte totale d’accès à l’eau sont devenues de plus en plus courantes partout dans le monde. Malheureusement, ces problèmes d'eau ne sont plus attribués uniquement aux pays en développement ou aux régions arides, mais peuvent désormais être vus et ressentis par tous sous la forme de lits de lacs asséchés, d'aquifères effondrés et épuisés et de rivières qui ne coulent plus vers leur destination initiale. . Selon l’ONU-Eau, 1,8 milliard de personnes vivront dans une pénurie absolue d’eau d’ici 2025.1 En Californie, le coût de l’approvisionnement en eau pour les terres agricoles a été multiplié par dix en 20222 ; en Colombie-Britannique, au Canada, une région désignée comme forêt tropicale était soumis à de sévères restrictions en cas de sécheresse à l'automne 2022 ;3 et en 2017, Cape Town, en Afrique du Sud, a atteint le « jour zéro » : le jour où les réservoirs d'eau étaient essentiellement secs et où le gouvernement a été contraint de couper l'approvisionnement en eau.4

Même l’Europe est confrontée à des obstacles à la fabrication, lorsqu’en 2022 Tesla a bloqué ses projets de véhicules électriques (VE) en raison de restrictions d’eau.5 Le manque d’eau constitue une menace majeure pour plusieurs secteurs, notamment la fabrication industrielle, les transports et même la sécurité alimentaire. Si la pénurie d’eau continue de s’aggraver, les populations et l’industrie commenceront-elles à rivaliser pour l’obtenir ou, pire encore, à se battre pour l’obtenir ? Si nous voulons franchir ce cap, nous devons commencer à mieux gérer notre eau mais, plus important encore, nous devons commencer à valoriser l’eau en tant que ressource. Pour les processus industriels, la capacité de réutiliser l’eau pourrait faire la différence entre une exploitation économique et durable et une faillite faute d’eau. L'amélioration de la conservation de l'eau a mis en évidence la nécessité d'adopter de nouvelles méthodes de traitement des eaux usées, de sorte que l'eau précieuse qu'elles contiennent puisse être extraite, purifiée et réutilisée dans les processus industriels ou renvoyée à l'environnement pour recharger les aquifères ou remplir de nouveau les aquifères. des approvisionnements en eau.

Il existe des solutions au problème de la pénurie d’eau. Même si la réduction du stress hydrique nécessitera des efforts sur plusieurs fronts, l’un de ces champs de bataille sera axé sur l’utilisation industrielle et la réutilisation de l’eau. À l’échelle mondiale, 359 milliards de mètres cubes d’eaux usées industrielles sont produits chaque année et seulement 50 % environ sont traités.6 La récupération de l’eau de manière rentable, avec des besoins énergétiques minimes, est réalisable aujourd’hui grâce à des technologies plus avancées et actuellement disponibles. Pour les usines existantes, la mise à niveau ou la modification des processus de traitement des eaux usées existants pourrait essentiellement signifier que l’eau entrant dans une usine pourrait être réutilisée indéfiniment, ce qui en ferait un achat unique et une ressource de l’usine. À titre d'exemple, le Groupe L'Oréal s'est engagé à ce que d'ici 2030, 100 % de l'eau utilisée dans ses processus industriels soit recyclée et réutilisée dans une boucle d'eau continue.7

Au cours des dernières décennies, les progrès dans les technologies et les méthodes de traitement des flux de déchets industriellement contaminés sont apparus plus fréquemment. La plus importante de ces avancées a été l’émergence de nouvelles technologies basées sur des membranes capables de transformer les usines de traitement des eaux usées conventionnelles en installations avancées de réutilisation durable. La plus mature des technologies membranaires est l'osmose inverse (OI), avec un marché projeté de 13,5 milliards de dollars d'ici 2025 avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 8,7 %8. Cette croissance du marché est en partie due à la pénurie d'eau, à de nouveaux les mandats de traitement pour les applications d’eaux usées industrielles et municipales et, plus récemment, la gestion des saumures en raison de la construction d’un plus grand nombre d’usines de dessalement pour répondre à la demande en eau potable.9

Le besoin et la demande de davantage d’eau ont conduit au développement de nouvelles technologies de membranes et à l’évolution d’autres. Les développements récents de la technologie des membranes comprennent l'osmose inverse assistée par osmose (OARO), l'osmose inverse en circuit fermé (CCRO), la distillation membranaire (MD) et l'osmose directe (FO). FO est un bon exemple d’évolution technologique, réalisée uniquement grâce aux progrès de la chimie et des sciences des matériaux au cours des 15 dernières années. FO a tiré parti de ces avancées grâce à l'utilisation de membranes sélectives d'eau nouvellement commercialisées et à l'utilisation d'une nouvelle solution d'aspiration thermolytique (TDS), offrant des taux de récupération d'eau plus élevés à des énergies plus faibles. Le résultat net de ces progrès est que de grandes quantités d'eau propre peuvent être extraites et récupérées des eaux usées en utilisant l'énergie osmotique gratuite contenue dans la solution de « puisage ». Historiquement, le défi de la commercialisation des technologies FO a été d'identifier des solutions d'extraction économiquement viables, faciles à régénérer avec une demande énergétique minimale. La sélection et l’utilisation d’une solution d’étirage thermolytique répondent à ce défi. Les solutions d'aspiration thermolytique FO sont capables de fournir une réduction d'énergie de 40 à 50 % par rapport à celle de l'évaporation thermique (TE) conventionnelle en ce qui concerne l'extraction et la production d'eau propre.10 Étant donné que FO utilise moins d'énergie que TE, FO a une empreinte carbone beaucoup plus faible, ce qui prouve être bénéfique pour les entreprises qui cherchent à améliorer leur note environnementale, sociale et de gouvernance (ESG). De plus, étant donné que FO utilise l'énergie osmotique pour aspirer l'eau à travers une membrane semi-perméable et non sous pression, les défis/problèmes courants associés aux opérations RO, tels que le compactage/compression des solides, le blocage des pores et la perte irréversible de flux, ont été éliminés ou minimisés en raison de La nature opérationnelle robuste de FO.