Une solution pour récupérer des ressources précieuses jetées dans les égouts

22 novembre 2022 | Elaina Hancock - UConn Communications

Les chercheurs d'UConn transforment un problème de station d'épuration en biocarburant

Un problème dans les stations d'épuration des eaux usées - l'accumulation de « graisse brune » - pourrait produire une abondance de biocarburant, grâce au travail des chercheurs d'UConn (Adobe Stock).

Pour les produits que nous utilisons au quotidien, un schéma est devenu extrêmement familier : quelque chose est fabriqué, nous l’utilisons, nous le jetons. Pourtant, pour un avenir durable – un avenir dans lequel nous ne nous contentons pas d’extraire et de jeter des ressources – nous devons rendre ce processus linéaire circulaire, déclare Richard Parnas, professeur émérite du département de génie chimique et biomoléculaire de l’UConn.

Parnas et son équipe étudient le biodiesel et cherchent à le fabriquer à partir de déchets. Parnas a également co-fondé REA Resource Recovery Systems, qui a soutenu Cong Liu Ph.D, étudiant diplômé en génie chimique d'UConn. '22 pour développer une technologie visant à améliorer un processus critique d'élimination du soufre du biodiesel fabriqué à partir de déchets. Dans ce cas, les matériaux proviennent des eaux usées et la technologie est mise en œuvre dans le cadre d'un projet à l'usine d'égouts John Oliver Memorial de Danbury, dont la mise en service est prévue en janvier 2023, qui convertira les graisses et les huiles en biodiesel dont les émissions pendant le cycle de vie sont plus élevées. 74 % inférieur à celui du diesel à base de pétrole.

Le problème du BROUILLARD

Parnas explique que, d'une manière ou d'une autre, les graisses, les huiles et les graisses (FOG) finissent dans les stations d'épuration, certaines étant livrées par camion et d'autres arrivant par les canalisations principales. Le FOG est également contaminé par des savons, des détergents et bien sûr, dans ce cas, par des eaux usées. Dans les usines de traitement des eaux usées, le FOG est séparé de l’eau et purifié en ce qu’on appelle « graisse brune ».

Le traitement du FOG est également coûteux car il doit être déplacé hors site, soit vers une décharge contrôlée, soit, comme c'est le cas dans le Connecticut, vers un incinérateur. À moins qu’il ne soit éliminé, il peut causer de gros problèmes à l’usine, car le BROUILLARD étouffe les communautés microbiennes nécessaires à la dégradation des eaux usées. Cela pourrait entraîner des fermetures durant des semaines, voire des mois, et cela pourrait être désastreux pour ces installations sanitaires critiques. La nature des usines de traitement des eaux signifie qu'il peut être difficile de convaincre les ingénieurs civils de l'usine d'adopter de nouvelles technologies.

"Les conséquences d'un échec sont énormes, et cela conduit à un type d'industrie conservatrice où, s'ils ont quelque chose qui fonctionne, ils ne veulent vraiment pas que quiconque interfère avec cela, et si la station d'épuration des eaux usées fonctionne, le sentiment général est de laissez-le tranquille », dit Parnas.

Cependant, Parnas affirme que lorsque les exploitants de l'usine ont compris que cette technologie était un moyen d'éliminer le FOG et qu'il n'y aurait aucune interférence avec le fonctionnement de l'usine, leur intérêt a été piqué.

La technologie de Parnas prend le FOG, le nettoie et le transforme en biodiesel. La partie critique, et difficile, consiste à garantir que le biodiesel produit est suffisamment propre, avec autant de soufre éliminé que possible.

«La graisse brune contient entre 600 et 1 000 parties par million de soufre sous diverses formes moléculaires», explique Parnas. « Aux États-Unis, la norme pour le biodiesel et les autres carburants diesel est de 15 parties par million de soufre ou moins. En Europe et en Chine, la norme est de 10 parties par million. Nous devons éliminer environ 99 % du soufre.

Pour ce faire, l'usine de Danbury utilisera un processus qui consiste d'abord à estérifier les acides gras libres avec du méthanol pour produire ce qu'on appelle un ester méthylique d'acide gras, qui est la molécule du biodiesel, explique Parnas. Ensuite, ils transestérifient tous les triglycérides présents dans le mélange, dans le cadre du processus de nettoyage du biodiesel jusqu'à des niveaux d'environ 200 parties par million de soufre – ce qui n'est toujours pas assez pur, explique Parnas.

« La technologie mise en œuvre à Danbury est ce qu'on appelle un processus de distillation sous vide dans lequel nous chauffons le matériau jusqu'à environ 400 degrés Fahrenheit et appliquons une pression sous vide », dit-il. "En faisant cela, nous sommes en mesure d'éliminer les fractions soufrées et de conserver tout le bon biodiesel, mais il s'agit d'un processus intensif."