Letteratura scientifica selezionata sul tema "Polluants organiques – Recyclage"

Aujourd’hui, la fonction essentielle d’une station d’épuration est de dépolluer les effluents liquides pour limiter les dommages sur les milieux naturels ou pour la santé publique. Cet objectif de conservation ne prend malheureusement pas en compte les pressions sociétales. La croissance démographique, les sociétés de consommation nous ont amenés à une situation où annuellement nous consom mons plus de ressources que la planète peut nous offrir. À l’heure du recyclage et du développement de l’économie circulaire, il semble urgent de faire évoluer la conception et l’exploitation des stations d’épuration (STEP). Ces dernières ne doivent plus jouer le rôle de « déchetterie liquide », mais celui de « récupérateur/producteur de ressources ». Avec son développement, la filière biogaz apparaît comme une évidence. Cependant, malgré ces tendances, la croissance d’unités de biogaz sur STEP est figée. Cela est dû au fait que les procédés classiques d’épuration dégradent le pouvoir méthanogène des effluents et restreignent la valorisation d’autres ressources. Les STEP de demain devront être des bioraffineries à forte valeur ajoutée. Cela conduit à faire évoluer nos procédés : au lieu d’enlever les polluants par étapes successives pour obtenir des effluents « propres », extrayons les ressources les unes après les autres, à commencer par l’eau pour la recycler, de l’énergie ainsi que des matières organiques et minérales. Oublions le traitement et valorisons le tri pour une économie circulaire respectueuse quantitativement et qualitativement de nos ressources naturelles. Des technologies de fractionnement membranaire sont la clé du développement de ces bioraffineries. Un retour d’expérience sur une industrie agroalimentaire est présenté dans cet article. Les résultats de ces essais à grande échelle révèlent le potentiel et l’intérêt du recyclage par fractionnement en comparaison aux procédés conventionnels de traitement. Les nouvelles STEP peuvent ainsi devenir des usines de production d’eau potable, de bioengrais, de biomatériaux… tout en étant productrices d’énergie.

Avec l'augmentation de niveau de vie des populations, de plus en plus déchets urbains sont produits chaque jour en grande quantité. Ces déchets non seulement occupent une place importante mais dégradent l'environnement en particulier parce qu'ils contiennent divers polluants, qui peuvent porter atteinte à la santé humaine. Le compostage permet aux déchets urbains d'être recyclés en transformant la matière organique en engrais pour les sols agricoles. Par ailleurs, ce procédé peut aussi être utilisé comme méthode de biorestauration pour les sols pollués. Les modèles mathématiques sont des outils qui permettent de comprendre et éventuellement de modifier le processus de compostage. Ils pourraient également prédire la stabilité des produits issus du compostage et quantifier la nocivité des polluants qu'ils contiennent. L'objectif dans cette étude était de construire un modèle décrivant la dynamique des micropolluants organiques au cours du compostage et paramétrer le modèle sous l'interface de MATLAB. Ce modèle peut être utilisé selon les besoins des usagers avec 3 modules: le module de carbone organique, le module de polluants organiques et le module de couplage. Afin de calibrer et valider notre modèle, un ensemble de données de 12 différents mélanges de déchets et 4 différents types de polluants ont été utilisés. Pour l'application de la technique de compostage dans le domaine de la bioremédiation des sols contaminés, une expérience de compostage en laboratoire a été conçue dans lequel les déchets urbains organiques ont été mélangés avec un sol contaminé par des HAP. Nous avons étudié la dynamique des matières organiques, des micropolluants organiques et des populations microbiennes. Les résultats ont montré que la quantité des HAP dégradée a été de 50-60% lorsque le sol est composté avec des déchets organiques. En outre, des populations microbiennes successives ont été observées pendant le processus de compostage. Ces résultats expérimentaux ont été simulés par notre modèle afin de tester sa capacité dans un système sol-compostage. Cependant, quelques questions de recherches se posent encore: en ce qui concerne la modélisation, la simulation des substrats organiques solubles n'est pas assez bonne, ce qui est probablement dû à des limites sur l'étude des caractéristiques biochimiques des fractions organiques soluble; par ailleurs, seule la fonction température a été considérée comme facteur de l'environnement dans notre modèle, des limitations dues à l'l'humidité ou à l'oxygène, par exemple, doivent être étudiées dans des études ultérieures. L'activité microbienne pendant chaque phase de dégradation des HAPs n'a pas encore été assez clairement établie pour être incorporée dans notre modèle.

Les polychlorobiphényles (PCB) se réfèrent à une famille de composés organochlorés de haut poids moléculaire formés de deux cycles benzéniques substitués par des atomes de chlore. Leur propriétés physicochimiques ont conduit à l'utilisation de ces produits principalement comme fluides diélectriques dans les transformateurs électriques. A cause de leur toxicité, la production et l’utilisation des PCB sont interdites depuis 1987.L’objectif de cette thèse est de développer un procédé d’inactivation propre par photodégradation UV-Visible des composés aromatiques chlorés de la famille des PCB. L'étude vise à obtenir une concentration globale en PCB inférieure à 50 milligrammes par kilogramme d’huile de transformateur, tout en maintenant la qualité de l’huile après traitement. À cette fin, nous avons développé une méthodologie permettant l'identification des PCB et le suivi de l'évaluation de leurs teneurs respectives au travers de méthodes analytiques telles que la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) et la chromatographie en phase gazeuse (GC) couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS)
Polychlorinated biphenyls (PCBs) refer to a family of high molecular weight organochlorine compounds formed from two benzene rings substituted with chlorine atoms. Their physicochemical properties have led to the use of these products mainly as dielectric fluids in electrical transformers. Because of their toxicity, the production and use of PCBs has been banned since 1987.The aim of this thesis is to develop a clean inactivation process by UV-Visible light driven photodegradation of chlorinated aromatic compounds of the PCB family. The study aims to achieve an overall PCB concentration of less than 50 milligrams per kilogram of transformer oil, while maintaining the chemical and physical properties of the oil after processing. To this end, we have developed a methodology for the identification of PCBs and the monitoring of the evaluation of their respective contents through analytical methods such as nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) and gas chromatography (GC) coupled with mass spectrometry (GC-MS)

Les polychlorobiphényles (PCB) se réfèrent à une famille de composés organochlorés de haut poids moléculaire formés de deux cycles benzéniques substitués par des atomes de chlore. Leur propriétés physicochimiques ont conduit à l'utilisation de ces produits principalement comme fluides diélectriques dans les transformateurs électriques. A cause de leur toxicité, la production et l’utilisation des PCB sont interdites depuis 1987.L’objectif de cette thèse est de développer un procédé d’inactivation propre par photodégradation UV-Visible des composés aromatiques chlorés de la famille des PCB. L'étude vise à obtenir une concentration globale en PCB inférieure à 50 milligrammes par kilogramme d’huile de transformateur, tout en maintenant la qualité de l’huile après traitement. À cette fin, nous avons développé une méthodologie permettant l'identification des PCB et le suivi de l'évaluation de leurs teneurs respectives au travers de méthodes analytiques telles que la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) et la chromatographie en phase gazeuse (GC) couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS)
Polychlorinated biphenyls (PCBs) refer to a family of high molecular weight organochlorine compounds formed from two benzene rings substituted with chlorine atoms. Their physicochemical properties have led to the use of these products mainly as dielectric fluids in electrical transformers. Because of their toxicity, the production and use of PCBs has been banned since 1987.The aim of this thesis is to develop a clean inactivation process by UV-Visible light driven photodegradation of chlorinated aromatic compounds of the PCB family. The study aims to achieve an overall PCB concentration of less than 50 milligrams per kilogram of transformer oil, while maintaining the chemical and physical properties of the oil after processing. To this end, we have developed a methodology for the identification of PCBs and the monitoring of the evaluation of their respective contents through analytical methods such as nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) and gas chromatography (GC) coupled with mass spectrometry (GC-MS)

Le recyclage des produits résiduels organiques (PRO) en tant qu'engrais agricoles se développe aujourd'hui comme une approche plus durable et plus écologique par rapport aux méthodes traditionnelles d'élimination des déchets. Cependant, l'épandage des déchets organiques pourrait libérer divers polluants tels que des composés organiques volatils (COV). Ces derniers présentent des effets néfastes sur l'écosystème et la santé humaine liés à la production d'ozone et peuvent servir comme précurseurs critiques d'aérosols organiques secondaires (AOS) dans l'atmosphère. La mesure des COV émis par les PRO est donc indispensable pour évaluer leur impact sur l'environnement et la santé humaine, ainsi que pour comprendre les mécanismes de formation des AOS associés, qui sont jusqu'à ce jour peu documentés.Nous avons étudié les émissions de COV de divers échantillons : des boues d'épuration, du fumier animal (vache, cheval, mouton et chèvre), des biodéchets de digestion ainsi que leurs produits d'oxydation en phase gazeuse dus aux réactions d'ozonolyse. Cette étude était faite grâce au développement d'un dispositif expérimental, composé de chambres de simulation atmosphérique combinées à des techniques de spectrométrie de masse tels que : la spectrométrie de masse à temps de vol par réaction de transfert de protons (PTR-QiTOF-MS) et de désorption thermique - chromatographie en phase gazeuse - spectrométrie de masse (TD-GC-MS) pour identifier et quantifier les émissions de COV de chaque échantillon. Ce dispositif a rendu possible la caractérisation des émissions de COVs et le suivi de processus de formation de nouvelles particules lors de l'ozonolyse. L'étude de la composition chimique des AOS a été effectuée en utilisant la spectrométrie de masse laser à deux étapes (L2MS).Nos résultats ont montré que les échantillons de boues d'épuration, de fumier animal et de biodéchets digérés émettent une large gamme de COV, avec plusieurs centaines de composés détectés et quantifiés. Les COV identifiés ont été classés en différentes familles chimiques : hydrocarbures, composés oxygénés, soufrés, azotés et "autres" (contenant des hétéroatomes distincts dans la formule moléculaire). Les échantillons de boues d'épuration ont émis un flux élevé d'hydrocarbures tels que les composés aromatiques (phénol, indoles et skatole), et les terpènes (isoprène, D-limonène, sesquiterpènes, etc.). Les composés oxygénés (par exemple, l'éthanol, la butanone, le crésol, l'acide acétique, le phénol) ont été fortement émis par les biodéchets de digestat et les échantillons de fumier. Des composés azotés (ammoniac, triméthylamine, scatole, etc.) et des composés soufrés (méthanethiol, DMS, DMDS, etc.) ont également été trouvés dans ce travail.Des émissions significatives de scatole ont été estimées à partir des biodéchets de boues d'épuration et de digestat non digérés. L'ozonolyse du skatole a entraîné la formation de 2-acétyl phényl formamide, identifié comme le principal produit obtenu. Le mécanisme de formation de nouvelles particules a été démontré. Nos résultats impliquent que pendant la propagation des PRO, le scatole est un important contributeur potentiel à la formation de nouvelles particules dans des conditions atmosphériques pertinentes. Les résultats de ce travail contribuent à faire progresser nos connaissances sur les COV et leur impact sur la formation des AOS. Ils pourraient également être utiles pour comprendre les caractéristiques des émissions des PRO, et concevoir des stratégies efficaces de contrôle des émissions
Recycling of organic waste products (OWP) as agricultural fertilizers is nowadays expanding as a more sustainable and eco-friendly approach compared to the traditional methods of waste disposal. However, OWP spreading may release various pollutants such as volatile organic compounds (VOC), which adversely affect the ecosystem and human health through ozone production and may serve as critical precursors of atmospheric secondary organic aerosols (SOA). The measurement of VOCs emitted by OWPs is therefore essential to assess their environmental and human health impact and, furthermore, to fundamentally understand the associated SOA formation mechanisms, which remain to date poorly documented. With this aim, we studied the VOC emissions from various sewage sludge (SS) samples, animal manure (cow, horse, sheep and goat) and digestate biowastes, along with their gas-phase oxidation products due to ozonolysis reactions. With the development of an experimental set-up consisting of atmospheric simulation chambers combined with mass spectrometric techniques, it has become possible to characterize the VOC emissions and follow the process of new particle formation (NPF) upon ozonolysis. We used proton transfer reaction quadrupole-ion-guide time-of-flight mass spectrometry (PTR-QiTOF-MS) and thermal desorption - gas chromatography - mass spectrometry (TD-GC-MS) techniques to identify and quantify the VOC emissions from each sample. In addition, we studied the chemical composition of SOA using two-step laser mass spectrometry (L2MS). Our results showed that sewage sludge, animal manure and digestate biowaste samples emitted a large spectrum of VOCs where 380, 385 and 221 compounds were detected and quantified, respectively. The assigned VOCs were classified into different chemical families: hydrocarbons, oxygenated, sulphuric, nitrogenated, and "other" compounds (containing distinct heteroatoms in the molecular formula). Sewage sludge samples were characterized by high emission flux of hydrocarbons such as aromatic compounds (phenol, indoles and skatole), terpenes (isoprene, D-limonene, sesquiterpenes, etc.). Oxygenated compounds (e.g., ethanol, butanone, cresol, acetic acid, phenol) were highly emitted from digestate biowastes and manure samples. Nitrogenated compounds (ammonia, trimethylamine, skatole, etc.) and sulphur compounds (methanethiol, DMS, DMDS, etc.) were also found in this work. Significant skatole emissions were estimated from undigested SS and digestate biowastes. The ozonolysis of skatole resulted in the formation of 2-acetyl phenyl formamide identified as the main skatole ozonolysis product. The NPF mechanism was demonstrated. Our findings imply that during OWPs spreading, skatole is an important potential contributor to the formation of new particles under atmospherically relevant conditions. The results of this work would advance our knowledge of VOCs and their impact on SOA formation and would be helpful in understanding the OWP emission characteristics and designing effective emission control strategies

Les retardateurs de flammes bromés (RFB) sont ajoutés aux polymères pour améliorer leur résistance à l’inflammabilité. Mais certains d’entre eux sont aujourd’hui considérés comme polluants organiques persistants (POP). Pour éviter que ces substances se propagent dans les flux de recyclage, les matières plastiques dont la concentration en brome est trop élevée (> 2000 ppm) sont généralement incinérées pour détruire les polluants qu’elles contiennent. L’objectif de ces travaux est de trouver une solution pour recycler la matière plastique contenant des RFB tout en respectant les réglementations. L’étude s’est focalisée sur un lot d’acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS) issu d’un gisement réel de déchets d’équipements électriques et électroniques qui présente une concentration en POP environ quatre fois supérieure au seuil autorisant le recyclage. Des méthodes de traitement physico-chimiques permettant d’extraire les RFB ont donc été étudiées. Les extractions solides-liquides sous agitation et utilisant l’éther diéthylique ainsi que la dissolution-précipitation de la matière ont permis d’abaisser la concentration en POP sous le seuil réglementaire. Une étude poussée sur l’extraction avec du CO2 supercritique a également été menée et a montré son efficacité pour extraire les RFB mais des optimisations sont encore nécessaires. L’impact environnemental du recyclage de la matière a également été évalué en tenant compte des procédés de pré-traitement étudiés précédemment. L’optimisation de la consommation d’énergie et de solvant est nécessaire pour que le recyclage devienne plus viable que l’incinération. Les propriétés de la matière traitée montrent qu’elle pourrait être facilement recyclable. Elle présente néanmoins une résilience amoindrie qui pourra être améliorée lors d’une étape de formulation. Enfin, une application de cette matière dans une structure bicouche a été proposée afin d’améliorer son esthétisme et ses propriétés mécaniques. De bonnes adhésions avec un ABS et un ABS/PC vierges ont été obtenues expérimentalement garantissant de bonnes propriétés au multicouche
Brominated flame retardants (BFR) are added to polymers to enhance their flammability resistance. But some of them are nowadays considered as persistent organic pollutants (POP). To avoid their propagation into recycling streams, plastic materials which bromine concentration is too high (> 2000 ppm) are generally incinerated to destroy the pollutants they contain. The objective of this work is to find a solution to recycle BFR containing plastics materials while respecting the regulations. The study is focused on an acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) batch coming from real waste electrical and electronic equipment which contains a POP concentration about four times higher than the regulation limit authorizing recycling. Physico-chemical methods were studied to extract BFR. Solid-liquid extractions with stirring and diethyl ether as well as the dissolution-precipitation method lowered the POP concentration under the regulatory limit. A detailed study on supercritical CO2 extraction was performed and showed its efficiency to remove BFR, but optimizations are still needed. The recycling environmental impacts were also evaluated considering the pre-treatment processes studied previously. The energy and solvent consumptions need to be optimized in order to make the recycling process more viable compared to incineration. The treated plastic material showed that it can be easily recycled. Nevertheless, its impact strength could be improved during a formulation step. Finally, a practical application of this material in a bilayer structure was proposed to enhance its mechanical and esthetic properties. Good adhesions were obtained with virgin ABS and ABS/PC materials guaranteeing satisfactory properties to the bilayer structure

Les carbones activés, de par leur nanotexture développée, sont performants pour l’élimination de micropolluants organiques à l’état de traces. Ils trouvent une place prépondérante au sein des usines de traitement pour la dépollution de l’eau. Néanmoins, l’adsorption de ces composés, conduit à la saturation du matériau selon un processus d’adsorption irréversible. Un procédé électrochimique capable d’opérer à la régénération in situ des adsorbants carbonés chargés en polluants est proposé. L’applicabilité du procédé a été évaluée sur une grande diversité de micropolluants rencontrés dans les effluents traités. Ces molécules s’adsorbent préférentiellement au niveau des ultramicropores via des interactions dispersives de type π-π. La régénération électrochimique de l’adsorbant s’effectue grâce à l’application d’une polarisation, qui génère une interface chargée et induit un champ électrostatique entre les deux électrodes. La décomposition de l’électrolyte, confiné dans les pores, engendre des effets de pH localisés, responsables de la dissociation de la molécule adsorbée. La désorption sous polarisation fait intervenir des répulsions électrostatiques entre la surface chargée du matériau carboné et le polluant dissocié. Ce procédé de régénération, applicable à de nombreux micropolluants, montre des efficacités différentes selon de la nature du polluant adsorbé. La désorption est favorisée pour des polluants de petite taille, facilement ionisables et solubles ; des efficacités de régénération élevées (jusqu’à 80 %) à partir du quatrième cycle sont reportées. Une partie des polluants est piégée irréversiblement soit parce qu’ils sont bloqués dans les ultramicropores, soit parce qu’ils s’adsorbent au niveau de sites énergétiques ou via des interactions plus spécifiques. L’obstruction cumulative de la porosité par un adsorbat volumineux par exemple, engendre une diminution des efficacités de régénération avec la répétition des cycles
Due to their developed porosity, the activated carbons are efficient for the removal of organic micropollutants at trace concentration. They find an important place in wastewater treatment for water decontamination. Nevertheless, the adsorption of these compounds leads to the adsorbent saturation and therefore makes the process irreversible. We have developed an electrochemical process which is able to operate to the in situ adsorbent regeneration. The process applicability was assessed on a wide range of micropollutants, found in the treated effluents. These molecules are adsorbed in the ultramicropores through π-π interactions. The electrochemical regeneration of the loaded adsorbent is performed by applying a polarization, which generates an electrically charged carbon surface and induced an electrostatic field between the two electrodes. The electrochemical decomposition of the electrolyte inside the porosity, leads to local pH effects which are responsible of the dissociation of the adsorbed molecule. The desorption under polarization implies electrostatic repulsions between the polarized carbon surface and the dissociated pollutant. This regeneration process can be broadened to numerous micropollutants and shows an efficiency which depends on the adsorbat nature. We have shown that the desorption of small pollutants which are easily ionisable and soluble is promoted. High desorption levels until 80 % after four desorption cycle are indeed reported. A part of the adsorbed molecules is trapped irreversibly either because they are blocked in the ultramicropores or due to the micropollutant adsorption at high energy sites and/or through specific strong interactions. For example, the porosity obstruction caused by a voluminous molecule leads to the decrease of the regeneration efficiency along the cycles repetition