Les technologies émergentes créent de l’eau potable au robinet

L’accès à une eau propre et salubre est de la plus haute importance pour la santé humaine et la société dans son ensemble. La pénurie d’eau potable est l’une des crises les plus problématiques auxquelles le monde est confronté aujourd’hui ; bien que l’eau soit l’une des ressources les plus abondantes au monde, moins de 1 % est considéré comme de l’eau propre disponible pour la consommation humaine. Le changement climatique, la croissance démographique, le vieillissement des infrastructures et l’urbanisation sont des variabilités de plus en plus importantes de l’approvisionnement en eau. Les utilisateurs d’eau doivent compter sur de nouvelles sources d’eau salubre, et des innovateurs en technologies propres sont recherchés pour déployer des technologies de traitement jusqu’alors inédites.

En raison du risque élevé d’exposition à divers contaminants dans l’eau potable, le traitement de l’eau potable au point d’utilisation (POU) se développe rapidement. L’un des principaux contributeurs à la croissance du marché des systèmes de traitement POU est l’augmentation de la population humaine, qui devrait atteindre 8,6 milliards en 2030. Cette croissance exponentielle déclenchera sûrement une plus grande demande de POU à mesure que l’eau propre se raréfiera.

Les technologies de traitement POU comprennent désormais diverses combinaisons de filtres à sédiments enroulés, de charbon actif, de charbon modifié, de filtres à médias échangeurs d’ions et redox, de membranes d’osmose inverse, de lampes ultraviolettes, de solutions basées sur la nanotechnologie, de combinaisons de traitement UV et UF et de filtres organiques et biodégradables. solutions.

Bon nombre de ces technologies ont fait leurs preuves, sont hautement standardisées et rentables. Les procédés d’oxydation avancés, qui sont des procédés d’oxydation chimique qui utilisent de puissantes espèces transitoires telles que les radicaux hydroxyle et les radicaux sulfate, sont également intéressants, car ils peuvent être générés à partir de l’eau en utilisant l’énergie solaire, l’énergie électrique, l’énergie sonore et d’autres sources.

Garantir une eau salubre pour les microbes

Au début du 21e siècle, l’Organisation mondiale de la santé a déclaré : « L’eau entrant dans le système de distribution doit être microbiologiquement sûre et, idéalement, devrait également être biologiquement stable. La stabilité biologique de l’eau potable fait référence au concept de fournir aux consommateurs une eau potable de même qualité microbienne au robinet que celle produite dans une installation de traitement de l’eau. Cependant, une croissance incontrôlée de bactéries peut se produire lors de la distribution dans les conduites d’eau et la plomberie des locaux et peut entraîner des problèmes :

• Hygiénique : développement de pathogènes opportunistes
• Esthétique : altération du goût, de l’odeur, de la couleur
• Opérationnel : encrassement ou biocorrosion des canalisations

Comment les experts en eau salubre orientent-ils la communauté microbienne de l’eau vers un état résistant à l’invasion et/ou à la croissance de micro-organismes indésirables et ne présentant pas de repousse excessive pendant la distribution ? Pour devenir biostable, l’eau potable doit contenir une quantité relativement élevée de bactéries par rapport à la quantité de facteurs limitant la croissance disponibles. La qualité de l’eau de source et le traitement de l’eau sont cruciaux pour la production d’eau potable biostable. Deux conditions principales doivent être remplies pour obtenir une eau biostable.

1. La disponibilité totale des nutriments et de l’énergie doit être inférieure au seuil de concentration pour sélectionner les stratèges K et ne pas induire une repousse qui peut entraîner une détérioration de la qualité de l’eau et, dans les cas extrêmes, poser des risques pour la santé – la repousse des agents pathogènes.
2. La charge bactérienne totale doit être proche de la capacité de charge.

Une approche intéressante pour éliminer les nutriments et les micro-organismes à des niveaux ultra-bas à la fin du train de traitement est l’osmose inverse (OI). L’osmose inverse est une technologie émergente qui retient physiquement les bactéries et les nutriments en poussant les molécules d’eau sur une membrane sous haute pression.

La biofiltration — filtration sur charbon actif — est souvent appliquée après un traitement physico-chimique pour éviter la repousse dans le réseau de distribution et éliminer les polluants traces. Cette étape de traitement est cruciale pour obtenir une eau potable biostable, car les nutriments seront éliminés par une combinaison d’adsorption et de croissance microbienne contrôlée sur le filtre.

Utilisation de l’effet Venturi pour une eau salubre

Étant donné qu’une dégradation de la qualité de l’eau peut se produire dans le système de distribution, une solution pourrait être la mise en œuvre généralisée d’un traitement de l’eau au point d’entrée (POE) où un système est installé à la prise d’eau principale d’un ménage ou d’un bâtiment en amont des robinets, robinets, ou d’autres points de vente dédiés utilisés pour distribuer de l’eau pour boire, cuisiner et se laver. Les systèmes POU typiques contiennent des technologies de traitement de l’eau telles que la filtration des médias, les membranes RO, la désinfection UV et la reminéralisation.

Un chercheur postdoctoral travaillant à Dhaka s’est rendu compte que la désinfection automatisée au robinet serait bénéfique pour rendre l’eau potable sûre. À l’époque, la plupart des technologies de traitement de l’eau nécessitaient une source d’électricité fiable et un approvisionnement en eau constant, et ce sont des points d’accès qui manquent à la plupart des communautés à faible revenu.

Pourquoi une station d’épuration qui distribue de l’eau potable par le biais d’un système de canalisations n’est-elle pas efficace dans de nombreuses communautés de ce type ?

• Leurs systèmes fournissent de l’eau par intermittence par des tuyaux non pressurisés et qui fuient.
• Les contaminants peuvent pénétrer par ces fuites.
• D’autres technologies de purification de l’eau sont généralement conçues pour un usage domestique.

Amy Dickering et son équipe ont déterminé que la désinfection automatisée pouvait stériliser l’eau dans les communautés où de nombreuses maladies circulent et où il n’y a pas d’accès à de l’eau potable ou à des outils d’assainissement.

Entrez dans le Venturi, qui distribue automatiquement du chlore liquide au point où les utilisateurs collectent l’eau, qui est généralement un robinet relié à un système de canalisation ou à un réservoir de stockage. Il ne nécessite ni électricité ni pièces mobiles. L’équipe de recherche a testé le Venturi dans des laboratoires et sur des sites de terrain au Bangladesh et au Kenya, y compris dans des robinets d’eau communautaires, des hôpitaux et des cliniques de santé. Jusqu’à présent, ils ont intéressé des entreprises qui vendent de l’eau à des clients dans et autour de Kisumu, au Kenya, dans le dispositif.

Parce qu’ils veulent également tester les avantages de cette technologie pour la santé dans des contextes spécifiques, ils se sont associés à CARE, une organisation internationale d’aide humanitaire, pour savoir si le Venturi peut fonctionner de manière fiable dans les hôpitaux et les cliniques de l’ouest du Kenya. Les tests détermineront son impact réel.

Les techniciens reconnaîtront la dérivation de « Venturi ». L’effet Venturi est le phénomène qui se produit lorsqu’un fluide qui s’écoule dans un tuyau est forcé à travers une section étroite, ce qui entraîne une diminution de la pression et une augmentation de la vitesse. L’effet est décrit mathématiquement par l’équation de Bernoulli et peut être observé à la fois dans la nature et dans l’industrie. De nombreuses applications industrielles s’appuient sur cet effet car elles doivent pouvoir prédire la réaction d’un fluide lorsqu’il s’écoule dans une tuyauterie rétrécie.

Dernières pensées

Selon un rapport de marché de 2022, le principal défi auquel sont confrontées les entreprises de technologies propres axées sur l’amélioration de l’eau potable est la qualité variable de l’eau disponible sur une vaste zone géographique. Les propriétés chimiques et physiques de l’eau diffèrent d’un endroit à l’autre, comme la contamination par les métaux lourds ou l’eau dure et douce. Cela signifie que les acteurs clés doivent concevoir soit une solution universelle de traitement de l’eau, soit des solutions de traitement particulières ciblant des zones géographiques particulières.

Un autre défi majeur pour le marché des systèmes de traitement de l’eau POU est la large pénétration des entreprises de bouteilles d’eau purifiée qui servent également à résoudre le problème de l’eau potable non durable et toxique. Des endroits comme Flint, Michigan ont un problème aggravé de contamination par le plomb dans l’eau potable. Ainsi, l’eau en bouteille semble être l’option la plus sûre par rapport aux systèmes de traitement de l’eau POU tels que perçus par les citoyens concernés.

Cela aide les chercheurs du MIT à développer une unité de dessalement portable, pesant moins de 10 kilogrammes, capable d’éliminer les particules et les sels pour générer de l’eau potable. D’autres innovateurs sont également à l’œuvre, s’appuyant sur des pratiques acceptées combinées à des technologies innovantes pour résoudre la crise de l’eau potable qui menace la planète. Si vous connaissez un innovateur crédible en technologies propres qui se concentre sur l’eau potable au robinet, partagez-le dans la section Commentaires ci-dessous.

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