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Posté par Isabelle le Mercredi 04/01/2017 à 12:00
Vers un système zéro-énergie pour la dépollution des eaux
Les procédés électrochimiques d’oxydation sont particulièrement efficaces pour traiter les eaux chargées en polluants organiques. Mais ces procédés basés sur un générateur de courant produisant des radicaux oxydants, capables de minéraliser les polluants, restent coûteux. Une approche originale, sans générateur externe de courant, vient d’être développée par une équipe de l’Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) européen des membranes (CNRS/Université de Montpellier/ENSCM). Ce système « zéro-énergie » fonctionne à partir de carbohydrates et d’oxygène dissous. Il est capable de générer un courant suffisant pour produire directement les radicaux oxydants. Les résultats de cette étude sont parus dans la revue J. Mat. Chem. A.


© Marc Cretin
Un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de contaminants organiques présents dans les eaux usées résistent aux traitements classiques de dégradation biologiques ou chimiques (hormones, composés phénoliques, antibiotiques…). Les normes de rejet des effluents devenant de plus en plus sévères, les procédés d’oxydation, qui combinent plusieurs réactifs pour produire des radicaux hydroxyles, s’avèrent très efficaces. Cependant, leurs coûts élevés d’investissement et de fonctionnement limitent leur développement industriel dans la filière de traitement des eaux.

Un système « zéro-énergie » a ainsi été imaginé par l’équipe de l’Institut européen des membranes (IEM). Ce système hybride (En génétique, l'hybride est le croisement de deux individus de deux variétés, sous-espèces (croisement intraspécifique), espèces (croisement interspécifique) ou...) intègre une pile à combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une réaction chimique générant de la chaleur : la...) alimentée à l’anode (L'anode est l'électrode où a lieu une réaction électrochimique d'oxydation (menant à la production d'électrons) par opposition...) par des carbohydrates (par exemple des sucres) capable de générer un courant suffisant pour alimenter une cathode (La cathode est une électrode siège d'une réduction, que l'on qualifie alors de réduction cathodique. Elle correspond à la borne positive (+) dans une pile...) et produire le peroxyde (Un peroxyde est un composé chimique de formule générale R-O-O-R', le groupe -O-O- étant appelé peroxyle (abrégé "peroxo"...) d’hydrogène.

Pour que ce procédé fonctionne de façon optimale, il est important que la différence de potentiel entre l’anode et la cathode soit élevée et que les réactions électrochimiques s’effectuent rapidement aux électrodes. Pour ce faire, les chercheurs de l’IEM ont mis au point (Graphie) des matériaux d’électrode à base de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) dopé présentant une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet...) spécifique et une réactivité élevées.
Le système a déjà été testé pour dégrader des molécules organiques modèles. Les résultats sont particulièrement prometteurs. Ce procédé de dépollution, qui permet de contrôler la production in situ des radicaux oxydants, présente maintenant un coût de fonctionnement très faible.

Référence:
Thi Xuan Huong Le, Roseline Esmilaire, Martin Drobek, Mikhael Bechelany, Cyril Vallicari, Duy Linh Nguyen, Anne Julbe, Sophie Tingry & Marc Cretin
Design of a novel fuel cell-Fenton system: a smart (Smart est une société allemande et une marque du groupe DaimlerChrysler créée en 1996 avec l'aide de Swatch Group. Elle construit des...) approach to zero energy depollution
J. Mat. Chem. A 12 septembre 2016
DOI: 10.1039/C6TA05443A

Contacts chercheurs:
Marc Cretin, Institut Européen des membranes – Montpellier
Mikhael Bechelany, Institut Européen des membranes – Montpellier

Contacts institut:
Christophe Cartier dit Moulin (Un moulin est une machine à moudre les grains de céréale en farine et, par analogie, une machine à broyer, piler, pulvériser...), Stéphanie Younes

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Source: CNRS-INC