Un nouveau procédé électrochimique révolutionnaire a été développé pour capturer le carbone contenu dans les eaux usées traitées avant leur rejet dans l’environnement. Cette technologie innovante, mise au point par des chercheurs de l’Université Johns Hopkins, utilise un courant électrique pour déclencher des réactions chimiques visant à réduire les niveaux de dioxide de carbone (CO2) émis par les installations de traitement des eaux. Avec la capacité de transformer le bicarbonate dissous en gaz CO2 et en carbonates solides, ce procédé vise à offrir une solution viable pour diminuer l’empreinte carbone associée à la gestion des eaux usées, tout en optimisant l’infrastructure existante.
Des chercheurs de l’Université Johns Hopkins ont développé un procédé innovant visant à réduire les niveaux de dioxyde de carbone dans les eaux usées traitées avant leur rejet dans l’environnement. Grâce à un système électrochimique qui utilise un courant électrique pour provoquer des réactions chimiques, ce traitement pourrait significativement contribuer à la décarbonisation des infrastructures aquatiques et, par conséquent, diminuer les émissions de gaz à effet de serre.
Le défi des émissions de CO2 des installations de traitement des eaux
Chaque jour, plus de 16 000 installations aux États-Unis traitent environ 22,5 milliards de gallons d’eaux usées. Ce processus de nettoyage peut entraîner une augmentation des niveaux de CO2 dans les cours d’eau voisins, posant ainsi un défi environnemental majeur. La recherche menée par les scientifiques a abouti à une méthode qui pourrait prévenir jusqu’à 12 millions de tonnes d’émissions de CO2 par an, ce qui représente environ 28 % des émissions totales du secteur des traitements d’eaux usées.
Un procédé innovant basé sur l’utilisation électrique
Le procédé proposé implique l’utilisation d’une cellule électrochimique qui modifie les niveaux de pH de l’eau pendant son traitement. Ce système a été placé à la sortie du cycle de traitement des eaux, avec pour objectif de capturer le carbone avant qu’il ne soit relâché dans l’atmosphère. En générant un gradient de pH, la cellule transforme les ions bicarbonates présents dans l’eau en deux formes capturables : le CO2 gazeux et des carbonates solides, comme le carbonate de calcium.
Performances et efficacité du système testé
Les chercheurs ont testé cette méthode avec des échantillons d’eaux usées provenant de quatre installations différentes aux États-Unis. Ils ont pu identifier des facteurs essentiels tels que la conductivité et le contenu en carbone dissous, qui influencent l’efficacité du dispositif. En ajustant certains paramètres, comme la vitesse d’écoulement ou l’espacement des électrodes, ils ont réussi à optimiser le système tout en maintenant une consommation d’énergie basse.
Les résultats prometteurs de l’expérimentation
Au cours de 50 heures d’exploitation continue, le système a montré sa stabilité, bien qu’il nécessite un nettoyage occasionnel pour éviter l’accumulation de solides à l’intérieur de la cellule. Grâce à des ajustements fins, il a permis de capturer plus de 57 % du carbone inorganique dissous, principalement sous forme gazeuse et en partie sous forme de carbonate solide, le tout avec une demande énergétique d’environ 3,4 kilowattheures par kilogramme de CO2.
Vers une utilisation d’énergies renouvelables pour un impact net positif
Les scientifiques soulignent que, bien que ce système offre une solution prometteuse, il n’est pas universellement applicable en raison des variations dans la composition des eaux usées non traitées en fonction des saisons et de la géographie. De plus, pour que les cellules de capture de carbone aient un impact net positif sur les émissions de carbone, elles doivent être alimentées par des sources d’énergie renouvelables.
Si cette technologie est validée à une échelle plus large, elle pourrait constituer une solution rentable et pratique pour intégrer la capture du CO2 dans les systèmes de traitement des eaux existants. En effet, elle permettrait de réduire l’empreinte environnementale des villes sans nécessiter de transformation radicale de leurs infrastructures aquatiques.
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