CE04 - Innovations scientifiques et technologiques pour accompagner la transition écologique

Vers des traitements des eaux usées plus durables : Prise en considération des Produits de Transformation des micropolluants organiques – TRANSPRO

Vers des traitements des eaux usées plus durables : Prise en compte des PROduits de TRANSformation des contaminants organiques organiques (TRANSPRO)

Le projet relève le défi que représente une meilleure caractérisation des processus de traitement des eaux usées et entend étudier les produits de transformation (PT) issus de la dégradation des micropolluants organiques lors de ces traitements, aspect qui reste négligé dans l'évaluation des risques environnementaux. Il contribuera à documenter les performances de traitement de solutions innovantes permettant de limiter les risques sanitaires et environnementaux.

Adresser les produits de transformation

L'eau est, et deviendra de plus en plus, une ressource rare qui doit être protégée en particulier vis à vis de la contamination chimique. L'un des apports de contaminants dans les écosystèmes aquatiques est lié aux rejets des stations d’épuration. En effet, les différents traitements utilisés même si ils sont efficaces demeurent incomplets. En outre, ils peuvent conduire à la formation de Produits de Transformation (PT) qui sont moins étudiés que les contaminants initiaux, mais qui sont d'une importance primordiale car les réactions d'hydrolyse, de photolyse et les transformations biotiques peuvent générer des PT encore plus toxiques et persistants que les composés parents. TRANSPRO a l'ambition d’étudier les PT (d’un point de vue chimique) qui sont générés tout le long du système de traitement des eaux usées, jusqu’à l'étape finale de rejet dans le milieu. Ceci devrait contribuer au développement de procédés plus sûrs de traitement de l'eau, avec moins d'impact sur l'environnement.

Méthodes d'analyse
Méthodes expérimentales en laboratoire
Approches terrain
Couplages laboratoire / terrain
Modélisation

Les méthodes d'analyse sont développées
Les plans expérimentaux laboratoire sont finalisés
Les études de dégradation d'un certain nombre de micropolluants sont finalisées
Des produits de transformation ont été caractérisés
Les échantillons terrain ont été prélevés et caractérisés

Finaliser les expérimentations laboratoire
Finaliser la caractérisation des échantillons pilote et terrain
Développer les modèles

Budzinski H., Devier M.-H., Gardia-Parège C. - High resolution mass spectrometry as a tool to elucidate the fate and behaviour of emerging contaminants, specially drugs and metabolites, in waste waters ; ICRAPHE 2019, 28-29 Novembre 2019, Barcelone, Espagne.

Ouaret Rachid, Ali Badara Minta, Claire Albasi Jean Marc Choubert Antonin AZAI Probabilistic graphical models for the identification and analysis of reaction pathways in water treatment - January 2022 -Computer Aided Chemical Engineering 51:1519-1524
DOI: 10.1016/B978-0-323-95879-0.50254-X
In book: 32nd European Symposium on Computer Aided Process Engineering

Gardia-Parège C., Dévier M.-H., Dupraz V., Albasi C., Choubert J.-M. and Budzinski H. - Strategy to identify transformation products of anthropogenic organic compounds in complex environmental matrices ; SETAC 2021, 3-6 Mai 2021, Visioconférence.

Budzinski H., Gardia-Parège C., Devier M.-H., Albasi C., Choubert J-M. - Comment appréhender la question des produits de transformation dans les échantillons complexes ? ; GRUTTEE 2020, 18-20 Février 2020, Rennes, France.

L'eau est une ressource rare qui doit être protégée. La préservation de sa qualité est donc un enjeu majeur à la fois pour l'environnement et pour la santé humaine. Dans cette perspective, il est important de caractériser et de comprendre les facteurs qui peuvent l'affecter. Parmi ces facteurs on trouve la contamination chimique, le milieu aquatique étant son réceptacle ultime. La Directive Cadre sur l'Eau (DCE) adoptée en Europe en 2000 (2000/60/CE) vise à protéger et/ou à restaurer la qualité des écosystèmes aquatiques. Dans ce contexte, de nombreux travaux ont étudié les micropolluants organiques ces dernières années. Les connaissances concernant leur présence, voies d'introduction, sources et impacts sur les écosystèmes aquatiques ont considérablement augmenté. Les eaux usées se sont révélées des sources importantes de micropolluants en lien avec la consommation de produits manufacturés. Dans le cadre de la protection de la qualité des milieux aquatiques, l'application de la DCE a conduit au renforcement de la réglementation sur le traitement des eaux usées urbaines et à la généralisation des procédés biologiques tels que les boues activées à aération prolongée ou les biofiltres, permettant d’éliminer significativement les micropolluants organiques. Des processus d'oxydation sont impliqués et, peuvent conduire à une dégradation qui peut ne pas être complète, générant des produits de transformation (TP) relativement stables et toxiques susceptibles de se retrouver à la fois dans les boues et effluents liquides. Jusqu'à présent, les données sur les TP restent rares et se limitent à quelques composés. Ainsi, il apparaît essentiel que les futurs projets de recherche portent sur la question des TP afin d'élucider leur présence, formation et devenir tout au long du système de traitement des eaux usées jusqu'à leur entrée potentielle dans le milieu aquatique par le biais des rejets d’effluents des stations d'épuration (STEP). TRANSPRO s’inscrit dans cette perspective et propose d'étudier la formation des TP, en développant des méthodes innovantes de screening utilisant des outils à la fois chimiques (Spectrométrie de Masse Haute Résolution) et biologiques (tests in vitro). Il étudiera l'ensemble du système de traitement des eaux usées (des entrées de STEP) jusqu'aux écosystèmes aquatiques naturels, en se concentrant sur différents types de procédés de traitement par rapport à leur capacité à générer des TP ainsi que sur les procédés naturels (biodégradation, photo-oxydation) pouvant donner lieu à des transformations dans le milieu lui-même. TRANSPRO devrait permettre d'améliorer nos connaissances sur la nature, l'origine et la dynamique des TP. Il permettra également de classifier les procédés de traitement des eaux usées par rapport à leur tendance à générer des TP et d’aider à sélectionner le processus le plus efficace en termes de dégradation des contaminants parents mais minimisant la formation des TP.
TRANSPRO sera porté par un consortium de partenaires publics. C’est un projet collaboratif impliquant un partenariat solide basé sur une expertise pluridisciplinaire, associant chimistes analyticiens (EPOC), physico-chimistes (EPOC, LGC), chimistes de l'environnement (EPOC, Irstea), spécialistes en génie des procédés et modélisation (Irstea, LGC), (éco) toxicologues (EPOC), spécialistes des systèmes de traitement des eaux usées (LGC, Irstea); tous rassemblés pour aborder une question commune: quels processus génèrent des TP, que sont ces TP et quels sont ceux pertinents d’un point de vue environnemental? TRANSPRO fournira ainsi des connaissances qui contribueront à améliorer les traitements des eaux usées pour concevoir les systèmes d’assainissement de demain.

Coordinateur du projet

Madame Hélène Budzinski (EPOC - Bordeaux University)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LGC LABORATOIRE DE GENIE CHIMIQUE
EPOC EPOC - Bordeaux University
IRSTEA-REVERSAAL Unité de recherche Réduire valoriser réutiliser les ressources des eaux résiduaires

Aide de l'ANR 391 924 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2019 - 48 Mois

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