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Comportement des nanoparticules d’argent dans les eaux usées

 

Les nanoparticules d’argent présentes dans divers produits de consommation peuvent, lors de l’utilisation de ces produits, parvenir dans les eaux usées et par conséquence, dans les stations d’épuration. Ralf Kaegi et son équipe ont étudié la persistance et les importants processus de transformation des nanoparticules d’argent dans les stations d’épuration.

Contexte (projet de recherche terminé)

Du fait de leur effet antimicrobien, les nanoparticules d’argent sont de plus en plus utilisées dans les produits de consommation tels que textiles ou cosmétiques, de même que dans les applications médicales. L’utilisation de ces produits entraîne la libération de ces nanoparticules d’argent, qui se disséminent entre autres dans les canalisations d’eaux usées et donc, dans les stations d’épuration. Selon le comportement des nanoparticules dans les stations d’épuration, elles peuvent traverser les filtres pour aboutir dans les eaux de surface. Avec son équipe de chercheurs, Ralf Kaegi a étudié le comportement et les processus de transformation des nanoparticules dans les canalisations d’eaux usées et les stations d’épuration, ainsi que dans les eaux de surface en milieu urbain. L’effet antimicrobien de l’argent pourrait entraver certains processus biologiques importants des stations d’épuration. On sait toutefois que ces nanoparticules d’argent perdent leur toxicité dès qu’elles se lient à des sulfures. C’est pourquoi l’équipe de recherche a étudié si les nanoparticules se liaient avec les sulfures naturellement présents dans les eaux usées. Les eaux usées étant souvent traitées à l’ozone pour éliminer les restes de substances toxiques, elle a en outre étudié une éventuelle influence de l’ozonation sur la sulfuration des nanoparticules d’argent.

Résultats

Des nanoparticules d’argent ont été introduites dans une canalisation. Des prélèvements ont ensuite été effectués à divers point le long des 5 km de canalisations. Leur teneur en nanoparticules d’argent a été analysée. Les expériences ont montré que les nanoparticules qui parviennent dans les canalisations des eaux usées sont transportées de manière très efficace jusqu’aux stations d’épuration et qu’elles ne persistent qu’en quantité négligeable sur les parois internes de ces canalisations. Dans les eaux usées, les nanoparticules d’argent se lient très rapidement à d’autres particules et finissent à 95% dans les boues d’épuration, qui en Suisse sont brûlées. La spectrométrie d’absorption aux rayons X a permis à l’équipe de prouver que les nanoparticules se lient très rapidement aux sulfures, que ce soit pendant leurs déplacements à l’intérieur des canalisations et des stations d’épuration ou dans les eaux de surface. Lorsque les eaux usées sont traitées à l’ozone, le sulfure d’argent s’oxyde, provoquant la libération d’ions argent. Ces ions d’argent se transforment rapidement en chlorure d’argent, ce qui réduit encore la concentration en ions d’argent libres des eaux usées ainsi traitées. En résumé, le projet met à jour différents mécanismes permettant d’éliminer très efficacement les nanoparticules d’argent des eaux usées ou des réactions chimiques qui résultent en une toxicité très largement réduite. Aucun effet toxique dans les eaux usées traitées à l’ozone n’a été détecté, à l’exception d’expériences faites avec des concentrations irréalistes de nanoparticules d’argent. D’autres expériences avec différents types de nanoparticules et des nanoparticules de différentes tailles ou avec différentes caractéristiques de surfaces permettent de conclure que les stations d’épuration forment une barrière très efficace pour divers types de nanomatériaux (métalliques).

Importance

Le projet permet une meilleure compréhension des processus physiques et chimiques qui déterminent le comportement et la subsistance de nanoparticules d’argent dans les stations d’épuration et fournit ainsi une base importante pour le développement et la régulation des stations d’épuration, par ex. en ce qui concerne l’utilisation des boues d’épuration comme engrais ou le traitement des eaux usées à l’ozone.

Titre original

Behavior of silver nanoparticles in a wastewater treatment plant

Direction du projet

  • Dr. Ralf Kägi

Autre requérant-e-s

  • Prof. Eberhard Morgenroth
  • Dr. Andreas Voegelin

 

 

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 Contact

Dr Ralf Kägi Eawag Überlandstrasse 133
Postfach 611
8600 Dübendorf +41 44 823 50 45 ralf.kaegi@eawag.ch