Après avoir tiré la chasse d’eau, vidangé ou fait votre lessive, les eaux usées traversent le système d’égouts et se dirigent vers une installation de traitement des eaux usées. Cela crée un déchet solide résiduel appelé boues d’épuration, qui peut contenir des métaux lourds, des produits chimiques et des agents pathogènes. La grande quantité de boues d’épuration produites dans le monde crée des problèmes environnementaux en raison de niveaux élevés de polluants. Cependant, des chercheurs de l'Université de Cordoue en Espagne ont développé une méthode durable et simplifiée pour convertir les boues d'épuration en charbon actif de grande valeur pouvant être utilisé dans un large éventail de secteurs industriels et résidentiels.
Ces dernières années, la pyrolyse (décomposition thermique à haute température de matériaux dans une atmosphère inerte) a suscité un intérêt en tant que méthode de conversion des boues d'épuration en charbon actif précieux. Parce qu'il existe encore de grandes lacunes dans les connaissances quant à la faisabilité de ce processus, les chercheurs ont commencé ici.
En utilisant des boues d’épuration brutes traitées par un processus biologique (qui utilise des micro-organismes pour purifier les eaux usées), les chercheurs ont d’abord séché les boues dans un four pour éliminer leur forte teneur en humidité. Le produit séché est ensuite réduit en poudre dans un broyeur et mélangé à un activateur.
Les activateurs activent ou accélèrent les réactions thermochimiques et sont essentiels pour obtenir du charbon actif à partir des boues d'épuration. Les chercheurs ont choisi l'hydroxyde de potassium (KOH) car il est peu coûteux et non polluant, et ont essayé d'en utiliser des proportions plus faibles pour rendre le processus plus durable et réduire la consommation de ressources, la pollution de l'environnement et les coûts de production finaux. Après activation, la poudre de boues est pyrolysée et carbonisée en conditions anaérobies, puis traitée à l'acide chlorhydrique pour purifier et éliminer certains minéraux.
Les chercheurs ont étudié différents rapports de mélange boues/KOH, durée de pyrolyse et températures cibles afin de déterminer la meilleure façon de produire du charbon actif à haute surface à partir des boues. Les chercheurs ont découvert qu'une réduction de la quantité de KOH d'au moins 50 %, un rapport boues/KOH de 3 : 1 et une température maximale de 800 °C (1 472 °F) étaient optimaux, produisant 0,63 kg (1,3 lb) de charbon actif par kilogramme (2,2 lb) de boues d'épuration. Cela rend également le charbon actif plus poreux et possède une teneur en carbone plus élevée (62 %). Étant donné que le charbon actif est utilisé pour la purification de l’air et de l’eau, le contrôle des odeurs et la récupération des métaux précieux, sa nature poreuse est importante car elle augmente sa capacité à adsorber les produits chimiques présents dans les gaz et les liquides.
María Ángeles Martín, auteur correspondant de l'étude, a déclaré : « D'un point de vue pratique, il est important de trouver une solution qui puisse être mise en œuvre à l'échelle industrielle. Il s'agit de l'une des procédures les plus simples de la littérature, utilisant une technologie qui existe déjà sur le marché à l'échelle industrielle. »
Les chercheurs ont calculé l'énergie, la masse et les aspects économiques et ont estimé que le coût de production de charbon actif à partir de boues humides serait de 17,53 € (18,91 $) par kilogramme. Ils ont expliqué que la raison de ce coût élevé était que la teneur en eau des boues atteignait 92 %. Si la séparation centrifuge est utilisée pour réduire l'humidité à 80 % dans le processus de traitement des eaux usées, ils estiment que le coût par kilogramme de charbon actif sera réduit de plus de 50 % à 8 euros (8,63 $).
Maintenant que le procédé simplifié a été testé pour vérifier la qualité du charbon actif obtenu à partir des boues d'épuration, les chercheurs envisagent de développer des applications pour ce matériau.
La recherche a été publiée dans le Journal of Environmental Management.