Aujourd'hui, des technologies de filtration uniques rendent la réutilisation des eaux usées industrielles non seulement possible, mais aussi pratique et rentable.. Ces Les innovations révolutionnent des secteurs comme l'agriculture, les bioprocédés, la production alimentaire et le pétrole et le gaz. Elles améliorent la capacité et la durée de vie des flux de traitement, aident les entreprises à respecter les nouvelles normes et directives, et réduisent leur empreinte carbone. Par exemple : le district des services publics municipaux d'East Bay projet de récupération des eaux en Californie, environ 5.5 milliards de gallons d'eau douce sont économisés chaque année.
En transformant les déchets en profits grâce à une efficacité accrue et à une meilleure capture des nutriments, ces technologies changent la donne. Mieux encore, elles permettent aux entreprises d'économiser énormément d'eau douce, réduisant ainsi les coûts et facilitant la concurrence pour cette précieuse ressource.
Les eaux usées et la nécessité de solutions à la pénurie d'eau à l'échelle mondiale
L'eau est vitale pour notre planète, et pourtant, nous la tenons souvent pour acquise. Chaque jour, les industries du monde entier produisent d'énormes volumes d'eaux usées. dont 80% ne sont ni traités ni réutilisésEn fait, environ un sixième de l'eau douce consommée dans le monde finit sous forme d'eaux usées industrielles et agricoles, soit des centaines de milliards de gallons par jour.
Lorsque les entreprises gèrent ces eaux usées de manière responsable, elles doivent faire face aux coûts et aux efforts importants liés à leur élimination, leur traitement et leur élimination. Malheureusement, ces eaux usées sont souvent simplement rejetées, ce qui entraîne une pollution et accroît la concurrence pour l'eau douce entre l'industrie et la population.
Repenser le problème
Alors que la crise mondiale de la pénurie d'eau s'aggrave, de nombreuses industries ont commencé à repenser leur relation avec cette précieuse ressource. De plus en plus d'entreprises concentrent leurs efforts sur le traitement et la réutilisation des eaux usées industrielles. Pourtant, cela pose encore des défis importants, très importants. cher les.
Et si le problème pouvait devenir une solution ? Et si les eaux usées pouvaient être transformées en une ressource précieuse, réduisant ainsi les dépenses d'exploitation, soutenant les initiatives de développement durable et améliorant la valorisation des produits ? Cela ferait-il une réelle différence ?
Les effets économiques de la gestion des eaux usées sur l'industrie
Une mauvaise gestion des eaux usées industrielles a de graves conséquences économiques, notamment pour ceux qui les produisent. Par exemple, une usine d'élevage de volailles peut devoir traiter et éliminer un volume d'eau cinq à dix fois supérieur à la quantité de protéines produites. La même situation s'applique à l'industrie pétrolière et gazière, où le rapport entre la quantité d'eau gérée et la quantité de produits pétroliers produits peut varier de cinq à quatre-vingt-dix. Ce problème reste souvent occulté jusqu'à ce que la pénurie d'eau menace la continuité ou l'expansion de la production.
À mesure que le changement climatique s’intensifie, la disponibilité des ressources est de plus en plus remise en question. Par exemple, les coûts de l’eau dans 30 grandes villes américaines a augmenté de 41 % entre 2010 et 2015À Phoenix, les utilisateurs d'eau pourraient voir une augmentation de 48% de 2022 à 2025 s’ils ne changent pas leurs habitudes de consommation d’eau. Cette tendance a un impact significatif sur l’économie de fonctionnement des installations, les liant plus étroitement aux coûts des services publics.
Dans le secteur en plein essor de la bioproduction, les projections indiquent un besoin en fluides environ dix fois supérieur à la capacité actuelle pour la production de produits biofabriqués et la gestion des déchets. Ce secteur a suscité un intérêt considérable de la part du capital-risque, mais la durabilité de la bioproduction est soumise à des contraintes hydriques. Une gestion plus rigoureuse de l'eau tout au long du processus de production renforce la viabilité de ce secteur.
Dans certaines régions, les pénuries d'eau ont entraîné une inflation alimentaire massive. C'est particulièrement vrai dans les États riverains du bassin du Colorado et de la Vallée centrale de Californie, une source majeure de l'agriculture spécialisée américaine. En 2022, les prix des denrées alimentaires ont augmenté de 9.9 %─ la croissance la plus rapide depuis 1979. Des réductions de la consommation d’eau sont actuellement imposées ou discutées en raison des niveaux historiquement bas de disponibilité de l’eau pour l’industrie et l’agriculture, ce qui ajoute à la pression économique.
Les défis juridiques et l'EPA
Les réglementations de l'EPA concernant le traitement et la réutilisation des eaux usées deviennent de plus en plus strictes. Si elles sont nécessaires à la protection de l'environnement et de la santé publique, elles peuvent également engendrer des défis commerciaux.
Des réglementations émergent dans deux domaines clés : les droits d'eau et les contaminants spécifiques à l'industrie. Des États comme la Californie, l'Arizona et le Nevada ont convenu de réduire considérablement leur consommation d'eau au cours des trois prochaines années, ce qui impacte principalement l'agriculture. Par ailleurs, l'industrie de la viande et de la volaille est en pleine expansion. travailler avec l'EPA Améliorer le rejet des graisses et des huiles dans les eaux usées. La proposition de règlement de l'EPA comprend trois options, la solution privilégiée fixant des limites plus strictes pour les effluents d'azote et de phosphore et introduisant de nouvelles normes de prétraitement pour les huiles, les graisses, les matières en suspension totales et la demande biochimique en oxygène.
Malgré le strict respect des réglementations, les problèmes de santé locaux et la dégradation de l'environnement peuvent encore susciter l'indignation du public. En avril 2023, une coalition de 13 des groupes ont poursuivi l'EPA renforcer la réglementation sur la pollution industrielle des eaux, dans le but d'améliorer la santé publique. Même en cas de succès, la perception et la confiance du public doivent encore être améliorées. Début 2023, un déraillement de train dans l'Ohio Cette situation a causé des dommages environnementaux immédiats, mais a également suscité des inquiétudes à long terme concernant la sécurité de l’eau et l’efficacité de la réglementation, soulignant le besoin urgent de mesures supplémentaires pour prévenir de futures crises environnementales.
La voie à suivre : réutiliser les eaux usées
Dans certaines régions, l'eau n'était traditionnellement ni aussi chère ni aussi problématique, de sorte qu'elle est rarement la première ressource durable évoquée dans les conversations d'affaires. Mais la situation évolue également, le stress hydrique étant de plus en plus médiatisé et conduisant à l'élaboration d'objectifs intergouvernementaux en matière de sécurité hydrique.
La voie à suivre est claire : réutiliser l’eau sur site. Mettre en œuvre un traitement avancé produisant des qualités d’eau variables : certaines peuvent être réutilisées pour l’eau potable, d’autres pour l’eau non potable, comme le lavage des sols, l’alimentation des toilettes ou le nettoyage des camions. Inciter l’industrie à une meilleure gestion environnementale et à des pratiques de réutilisation de l’eau plus axées sur la conservation pour faire face à la pénurie.
Tout cela commence par la création de la technologie qui le rendra possible.
Le talon d'Achille des technologies de filtration
Historiquement, les technologies de traitement des eaux usées ont été inadéquates. De nombreuses méthodes détruisent des sous-produits précieux et sont coûteuses à installer et à entretenir. Les bioréacteurs à membrane (MBR), par exemple, éliminent les matières organiques et l'azote, éliminant ainsi les nutriments et composés précieux du flux d'eaux usées.
Les membranes sont l’une des meilleures méthodes de filtration des eaux usées. Comme votre filtre à café, la filtration membranaire industrielle fonctionne par exclusion de taille, ne laissant passer que certaines substances en fonction de la taille de leurs molécules. Par exemple, les usines de dessalement utilisent des membranes pour éliminer le sel de l'eau de mer et produire de l'eau potable. Les membranes fonctionnent en séparant le flux d'alimentation en deux : l'un est un « perméat » propre et purifié, et l'autre est un « rejet » plus concentré, souvent réutilisable s'il contient des nutriments précieux.
Bien qu'efficace, la filtration membranaire présente un inconvénient majeur : le colmatage. Les graisses, huiles, graisses (FOG) et autres matières collantes présentes dans les flux de déchets industriels lourds obstruent les pores. Cela entraîne des nettoyages, des arrêts et des remplacements fréquents, rendant la technologie membranaire moins viable – jusqu'à présent. ZwitterCo a développé le première membrane immunisée contre l'encrassement irréversible, avec une capacité de traitement de 5 % de FOG.
Les solutions de filtration membranaire valent-elles le coût ?
Pour que les industries contribuent à la solution, la voie doit être rentable. Des systèmes de filtration qui ne s'encrassent pas durablement, nécessitant des remplacements coûteux, sont essentiels à la viabilité économique.
Un avantage négligé du retraitparticules et autres matériaux Les eaux usées représentent le profit que ces matières peuvent générer. Elles contiennent souvent des nutriments précieux qui peuvent être captés et réutilisés comme engrais et matières premières, créant ainsi des sources de revenus supplémentaires et réduisant les déchets tout en offrant un excellent retour sur investissement.
Lorsque les exploitations agricoles et les industries connexes traitent et réutilisent leurs eaux usées, elles garantissent leur sécurité hydrique. Les transformateurs alimentaires peuvent réutiliser l'eau récupérée à des fins non potables, réduisant ainsi leurs besoins en eau douce et contribuant à garantir la disponibilité de l'eau pour la croissance future.
Les avantages sont évidents, mais comment pouvons-nous surmonter les limites des technologies de filtration actuelles ?
Chimie sophistiquée : copolymères zwitterioniques
ZwitterCo a développé une solution : une technologie de membrane unique utilisant copolymères zwitterioniques, un matériau innovant issu de recherches menées à l'Université Tufts. Si les zwitterions étaient déjà connus, la percée majeure a consisté à les rendre fonctionnels en solutions aqueuses. Ces copolymères sont extrêmement hydrophiles, retenant les molécules d'eau si étroitement que les composés collants comme les huiles et les graisses ne peuvent pénétrer la membrane. Cet aspect hydrophile, ou hydrophile, permet de créer une nouvelle membrane, insensible à l'encrassement irréversible.
Technologie membranaire de pointe
Grâce à leur composition chimique entièrement différente, ces membranes ne se colmatent pas facilement dans les flux de déchets traditionnellement non filtrables. Elles se nettoient facilement à l'eau ou avec des produits chimiques doux, conservant ainsi leur efficacité de filtration comme si elles étaient neuves. Il est ainsi beaucoup plus rentable d'extraire ou de concentrer les matières organiques de ces flux et de les transformer en éléments valorisables, tout en assurant des opérations de récupération d'eau optimales.
Ces membranes révolutionnaires offrent une solution durable pour la gestion des eaux usées en éliminant le colmatage et en réduisant les remplacements fréquents. Dans l'industrie du digestat, elles augmentent la capture de sous-produits précieux pour leur utilisation comme engrais ou leur commercialisation, réduisant ainsi le transport et l'épandage hors site, processus potentiellement polluants et malodorants. Ceci n’est qu’un exemple de la manière dont notre technologie peut être utilisée efficacement dans divers scénarios.
Réduire l'empreinte hydrique industrielle : le courant va dans la bonne direction
Les défis liés à la gestion des eaux usées sont considérables, mais grâce à des solutions innovantes comme les nouvelles membranes développées par ZwitterCo, les industries peuvent réduire leur empreinte hydrique en traitant et en réutilisant efficacement leurs eaux usées. Elles seront ainsi mieux placées pour se conformer aux réglementations de plus en plus strictes, capter les sous-produits valorisables et réaliser ces deux objectifs de manière rentable. Réduire l'impact environnemental peut également améliorer les relations avec les investisseurs et les clients, et instaurer une relation de confiance avec le public. Les développements récents, tels que Les efforts du Kazakhstan pour améliorer la gestion de l'eau sont des signes encourageants montrant que les industries et les gouvernements reconnaissent l'importance de cette question.
SOURCES:
- https://www.epa.gov/east-palestine-oh-train-derailment
- https://bayoucitywaterkeeper.org/were-suing-over-billions-of-gallons-of-industrial-wastewater/
- https://www.ers.usda.gov/data-products/food-price-outlook/summary-findings/#:~:text=In%202022%2C%20food%20prices%20increased,prices%20increased%20by%207.7%20percent.
- https://www.azcentral.com/story/news/local/phoenix/2023/07/07/phoenix-water-rates-increase-sharply-2023-what-you-need-to-know/70371017007/
- https://www.circleofblue.org/2015/world/price-of-water-2015-up-6-percent-in-30-major-u-s-cities-41-percent-rise-since-2010/
- https://concernusa.org/news/global-water-crisis-causes/#:~:text=At%20a%20global%20scale%2C%2044,other%20contaminants%20that%20can%20prove
- https://eurasianet.org/kazakhstan-prioritizing-water-management-measures-in-2024
