Tout le monde sait que les eaux usées sont pleines de « déchets ». Mais est-ce vraiment le cas ou est-ce juste une question de perspective.
Il demande également Zhenhe, professeur au Département de génie énergétique, environnemental et chimique de l'Université de Washington à St. Louis.
"Pourquoi sont-ils des déchets?"
« Ce sont des matériaux organiques, dit-il, qui peuvent fournir de l'énergie de différentes manières. » Et puis, il ne faut pas l’oublier, il existe une autre ressource précieuse que sont les eaux usées. Le plus précieux de tous : l’eau.
Son laboratoire a développé un système qui récupère à la fois l'énergie et l'eau. Un système qui filtre les eaux usées tout en créant de l'électricité. Les résultats des premiers tests ont été publié et présenté comme article de couverture dans le magazine Sciences de l'environnement: recherche et technologie de l'eau.
«Eaux usées» à qui?
Ce n’est pas parce que nous ne les aimons pas que personne n’aime les déchets présents dans les eaux usées. Par exemple, pour les bactéries, ils constituent de la nourriture. "Les bactéries les adorent et peuvent les transformer en objets que nous pouvons utiliser", a déclaré le professeur He. « Il existe deux sources d’énergie qui peuvent être récupérées à partir des eaux usées. L’un est le biogaz, l’autre la bioélectricité.
Il existe déjà des moyens de capitaliser sur les bactéries pour produire de l’énergie à partir des eaux usées, mais ces méthodes le font souvent au détriment de l’eau, qui pourrait être filtrée et utilisée autrement. Si ce n’est pas pour boire, du moins pour les « eaux grises » comme l’irrigation et la chasse d’eau des toilettes.
Le laboratoire de l'Université de Washington a pris les deux processus (filtrage et production d'énergie) et les a combinés en une sorte de pile à combustible microbienne. Bien que le terme exact en soit peut-être un autre.
Une batterie bactérienne
Il s’agit en fait d’une batterie bactérienne, utilisant des bactéries électrochimiquement actives comme catalyseur (là où une pile à combustible traditionnelle utiliserait du platine). Dans ce type de système, des bactéries sont fixées à l'électrode : Lorsque les eaux usées sont pompées dans l’anode, les bactéries « mangent » les matières organiques et libèrent des électrons, créant ainsi de l’électricité.
Pour filtrer cette même eau, les chercheurs se sont alors assurés que la même anode faisait office de filtre.
L'anode est une membrane dynamique, en tissu de carbone conducteur. Ensemble, les bactéries et le filtre à membrane 80% à 90% de matières organiques, ce qui laisse l'eau suffisamment propre pour être rejetée dans la nature ou traitée davantage pour des usages non potables.
Bureau de coulée des eaux usées
Un système qui semble vraiment brillant et complet, il n'y a aucun doute. Mais comment s'est fait le choix des meilleures bactéries candidates pour faire partie de cette batterie spéciale? Les chercheurs ont choisi un mélange de bactéries qui avait un point commun: la capacité de survivre dans un environnement sans oxygène.
"S'il y avait de l'oxygène, les bactéries rejetteraient simplement des électrons dans l'oxygène et non dans l'électrode", explique Zhen He. « Nous laissons la nature choisir. Sélection naturelle. Les bactéries qui ont survécu aux différents tests ont été sélectionnées."
Quanta energia peut produire un tel système?
La quantité d'électricité créée n'est bien sûr pas suffisante pour alimenter une ville. Mais en théorie, cela suffit pour compenser la quantité importante d'énergie utilisée dans une usine de traitement des eaux usées typique. En d'autres termes, cela suffirait à le rendre énergiquement indépendant, et ce n'est pas une mince affaire.
3 à 5 % de l’électricité est utilisée pour des tâches telles que le filtrage des eaux usées. Imaginez les économies que pourraient réaliser les stations d’épuration municipales. Le procédé « bactérien » consomme environ 0,5 KWH d'électricité par mètre cube. Les chercheurs de l’équipe de He visent à réduire ce chiffre de moitié, voire plus.
En résumé: une usine de filtration des eaux usées qui filtre, récupère les nutriments tels que l'azote ou le phosphore pour les plantes et se nourrit. Pensez-vous toujours que ce n'est que du gaspillage?
