TECHNIQUE
Aquarama 85 – septembre 2019
De nouvelles pistes pour la récupération d’azote
À gauche le réacteur membranaire, à droite la colonne de stripping, tous deux associés à une cellule électrochimique.
Les recherches en cours à l’Université de Gand peuvent déboucher sur de nouvelles manières de fabriquer des engrais et des produits pour l’alimentation humaine et animale, à partir d’eaux usées.
L’azote est nécessaire à la fabrication de nombreux engrais artificiels. Il est produit à partir d’ammoniac (NH3), synthétisé via le procédé Haber-Bosch. Ce dernier utilise du diazote gazeux atmosphérique et rejette d’énormes quantités de gaz à effet de serre (CO2) dans l’atmosphère. Les engrais peuvent ensuite servir à cultiver des plantes pouvant être utilisées pour fabriquer des protéines végétales, ou encore animales, par le biais de fourrage pour le bétail.
Méthodes alternatives
Il y a beaucoup de recherches en cours concernant des méthodes alternatives au procédé Haber Bosch, notamment en raison des gaz à effet de serre qu’il émet. C’est également le cas à l’Université de Gand (UGent). Les chercheurs de l’UGent tentent de récupérer l’azote des eaux usées à forte concentration en cet élément, et de le convertir en protéine microbienne. Cela aurait aussi pour avantage de nécessiter moins de surface de terres que pour la production, par exemple, de protéines animales. Dr. Marlies Christiaens : « La protéine microbienne que nous obtenons est déjà sur le marché belge où elle est vendue comme ingrédient pour l’alimentation humaine et animale. Mais nous la produisions, au cours de nos recherches, à partir de l’urine, tandis que celle qui est commercialisée provient d’autres sources. »
Dans leurs tentatives pour extraire l’azote de l’urine, en tant qu’exemple d’eaux usées riches en azote, ses collègues et elle avaient associé, en 2017, une colonne de stripping à une cellule électrochimique. En 2018, ils ont associé à la cellule électrochimique non pas une colonne de stripping mais une membrane pour gaz. Finalement, ils ont conclu que les deux systèmes éliminaient l’azote de l’urine à peu près aussi rapidement et complètement. Mais avec les membranes, la récupération d’azote s’avérait deux fois plus élevée, pour seulement la moitié de l’énergie nécessaire.
« La protéine microbienne que nous obtenons est déjà sur le marché belge où elle est vendue comme ingrédient pour l’alimentation humaine et animale. »
Micropolluants et bactéries
Les chercheurs ont introduit dans l’urine une version fluorescente de la bactérie E. coli, typique des excréments, pour voir son comportement dans les deux systèmes. Après une attente de 24 heures, des quantités accrues de cette bactérie pouvaient se retrouver dans la colonne de stripping, mais pas dans le réacteur membranaire.
Dans l’urine, poursuivent-ils, les micropolluants peuvent être principalement des produits pharmaceutiques et leurs métabolites, et parfois des plastifiants synthétiques. Afin de savoir si leur système les éliminerait, les chercheurs ont ajouté six de ces micropolluants à l’urine et les ont suivis. Après traitement, ils n’en ont retrouvé aucun. Marlies Christiaens : « En utilisant une membrane au lieu d’une colonne de stripping, la plupart des micropolluants et bactéries sont donc retenus. »
La vitesse et l’ampleur avec lesquelles l’extraction membranaire sépare l’azote peuvent, selon elle, être encore améliorées en augmentant le gradient de pression de vapeur d’ammoniac ou la surface de contact de la membrane.
Autres techniques
L’avantage des colonnes et membranes de stripping sur les autres méthodes d’extraction d’azote des eaux usées serait qu’il n’est plus nécessaire d’ajouter de produits chimiques, ce qui pourrait les rendre moins chères, plus sûres et plus fiables, concluent les chercheurs. Mais ces deux technologies sont donc encore en phase expérimentale.
Pour plus d’informations : www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135418310017.
Par Koen Vandepopuliere
Photo Marlies Christiaens
