L'eau : Le merveilleux liquide insipide et incolore sans lequel toute vie sur cette plan猫te n'existerait pas. Cette union miraculeuse de deux mol茅cules d'hydrog猫ne et d'une mol茅cule d'oxyg猫ne - H20 est sans aucun doute la formule chimique la plus connue - est, apr猫s l'air que nous respirons, la ressource la plus vitale que l'on puisse imaginer.
Nous la buvons, nous cuisinons avec elle, nous nous baignons avec elle, nous l'utilisons pour l'agriculture - en fait, les industries de pratiquement tous les secteurs en d茅pendent presque autant que les 锚tres humains pour fonctionner. Mais malgr茅 notre d茅pendance, nous la tenons trop souvent pour acquise. Surtout apr猫s qu'elle ait 茅t茅 jet茅e dans les 茅gouts.
En r茅alit茅, le traitement des eaux us茅es est un 茅l茅ment crucial de la sant茅 humaine. Les Romains l'avaient compris et les syst猫mes d'茅vacuation des eaux us茅es qu'ils ont mis au point ont permis la croissance de grandes villes. Mais avec la chute de leur empire, le traitement des eaux us茅es s'est peu d茅velopp茅 au cours du mill茅naire suivant, ce qui a favoris茅 la propagation des maladies pendant des centaines d'ann茅es.
Bien que l'eau soit une ressource essentielle, elle n'est pas aussi largement disponible qu'elle devrait l'锚tre. Selon les Nations unies, environ 2 milliards de personnes dans le monde n'ont pas acc猫s 脿 l'eau potable. Et il ne s'agit pas seulement d'un probl猫me international : la p茅nurie d'eau est 茅galement un probl猫me au Canada. Si la plupart des Canadiens ont acc猫s 脿 de l'eau potable - la consommation par habitant 茅tait de 411 litres par jour en 2019 -, 28 communaut茅s autochtones du pays font encore l'objet d'ordre de faire bouillir l'eau.
Toutes ces questions ont pr茅occup茅 Nathalie Tufenkji, professeure de g茅nie chimique 脿 涩里番, qui s'est int茅ress茅e au traitement de l'eau d猫s le CM2. C'est une passion qui l'a amen茅e 脿 obtenir un baccalaur茅at en g茅nie chimique 脿 涩里番, puis une ma卯trise et un doctorat 脿 l'Universit茅 Yale.
Elle est revenue 脿 涩里番 en 2005 et a lanc茅 le Laboratoire des Bio Collo茂des et des Surfaces. Ce laboratoire m猫ne des recherches sur la protection de la qualit茅 de l'eau et les nanomat茅riaux dans l'environnement, entre autres. Parmi son 茅quipe se trouvait 脿 l'茅poque un post-doctorant, Mathieu Lapointe, qui a fait une d茅couverte importante en 2019.
"La premi猫re fois que j'ai examin茅 des eaux us茅es au microscope, j'ai vu ces fibres : il s'agissait de fibres de papier hygi茅nique provenant du contenu de la chasse d'eau", explique-t-il. "C'est 脿 ce moment-l脿 que j'ai eu l'id茅e de mettre plus de ces fibres dans les eaux us茅es et de voir ce qui se passerait.
脌 la suite de sa d茅couverte initiale, l'茅quipe a r茅alis茅 que l'ajout de fibres de cellulose provenant de papier recycl茅 dans le processus de traitement de l'eau permettait de r茅duire la quantit茅 de produits chimiques n茅cessaires pour obtenir de l'eau propre dans le cadre d'un traitement de l'eau conventionnel.
Les syst猫mes conventionnels de traitement de l'eau 脿 grande 茅chelle utilisent deux 茅l茅ments centraux, chacun compos茅 de grands r茅servoirs d'eau. Le premier r茅servoir contient de l'eau non trait茅e, ainsi que diff茅rents produits chimiques appel茅s coagulants et floculants. Ces produits chimiques regroupent les contaminants pr茅sents dans l'eau en groupes appel茅s flocs. Une fois cette op茅ration termin茅e, l'eau est transf茅r茅e dans un second r茅servoir o霉 les flocs se d茅posent au fond, au cours d'un processus appel茅 s茅dimentation.
Les flocs s茅diment茅s forment une boue chimique au fond du r茅servoir, tandis que l'eau restante peut passer au processus de d茅sinfection (qui implique g茅n茅ralement du chlore ou de l'ozone, en fonction du processus sp茅cifique utilis茅). Mais la boue doit encore 锚tre 茅limin茅e, g茅n茅ralement par incin茅ration ou enfouissement.
Selon Professeure Tufenkji, ce processus est tr猫s co没teux. "C'est l'une des raisons pour lesquelles nous aimerions r茅duire la quantit茅 de coagulant et de floculant, car lorsque vous utilisez beaucoup de produits chimiques, la production et le transport de ces produits ont une empreinte environnementale", explique-t-elle.
Il en va de m锚me pour l'infrastructure. Le syst猫me conventionnel n茅cessite deux r茅servoirs pour les processus de coagulation et de s茅dimentation, qui 脿 leur tour n茅cessitent des pompes et de la tuyauterie pour d茅placer le fluide entre les r茅servoirs. Et s'il existait un moyen de simplifier tout cela ?
De la vision du papier hygi茅nique 脿 l'utilisation des fibres de cellulose
"C'est l脿 qu'intervient notre alternative vraiment int茅ressante", a d茅clar茅 Professeure Tufenkji. "Nous ne pouvons pas 茅liminer compl猫tement le besoin de coagulants et de floculants, mais nous pouvons ajouter ces fibres de cellulose qui agissent comme de super agents de liaison pour cr茅er des flocs dix fois plus gros et se d茅canter beaucoup plus rapidement."
S'il est impressionnant de constater qu'ils ont pu obtenir une qualit茅 d'eau comparable en utilisant moins de produits chimiques, ce n'est pas le seul avantage. L'inclusion de fibres de cellulose et la formation de "super" flocs signifient que la quantit茅 d'infrastructure n茅cessaire pour 茅liminer les flocs est 茅galement r茅duite.
"La science des coagulants n'est pas nouvelle. Nous les utilisons pour traiter l'eau depuis plus de 100 ans. Mais l'utilisation d'un autre produit, comme la fibre de cellulose, c'est tout 脿 fait nouveau. Cela n'a jamais 茅t茅 test茅 auparavant", explique M. Lapointe. "Le principal avantage est vraiment la taille des flocs, qui est sans pr茅c茅dent. De plus, elle 茅limine davantage de contaminants."
"Nous r茅duisons l'empreinte environnementale et physique de l'usine", ajoute Professeure Tufenkji, "car il n'est plus n茅cessaire d'avoir un deuxi猫me r茅servoir, ni tous les tuyaux p茅riph茅riques et les pompes qui vont avec".
Les super flocs peuvent 锚tre retir茅s du r茅servoir primaire 脿 l'aide d'un tamis rotatif, ce qui 茅limine le besoin d'un r茅servoir de s茅dimentation. Cette double r茅duction, 脿 la fois de la quantit茅 de produits chimiques utilis茅s et de la quantit茅 d'infrastructures n茅cessaires, est une technologie qui change la donne. Jusqu'脿 pr茅sent, les r茅sultats obtenus en laboratoire sont impressionnants et l'茅quipe passe 脿 la phase d'essai pilote.
"Nous pensons que cette technologie peut contribuer 脿 rendre le traitement traditionnel de l'eau encore plus accessible, plus facile 脿 mettre en 艙uvre et moins co没teux, et je pense que cela profitera 脿 de nombreuses communaut茅s marginalis茅es", a-t-elle d茅clar茅.
Soutien des FIM 脿 l'茅quipe
Pour mener 脿 bien ce projet, l'茅quipe a demand茅 le soutien du Fonds d'Innovation de 涩里番 en 2021. Bien qu'elle n'ait pas 茅t茅 s茅lectionn茅e dans la premi猫re cohorte du programme, elle a pr茅sent茅 une nouvelle candidature en 2022 ; l'茅quipe a 茅t茅 accept茅e dans la deuxi猫me cohorte. La passion des membres de l'茅quipe pour leur projet est 茅vidente et ils sont convaincus de l'impact potentiel de leur nouvelle technologie.
"C'est notre projet, et nous sommes vraiment d茅termin茅s 脿 le mener 脿 bien et, nous l'esp茅rons, 脿 le voir mis en 艙uvre dans le monde entier", a d茅clar茅 Professeure Tufenkji.
Pour atteindre cet objectif, les FIM ont contribu茅 脿 faire avancer le projet. Elle ne tarit pas d'茅loges sur le comit茅 consultatif de recherche des FIM et sur l'aide qu'ils ont apport茅e 脿 l'茅quipe dans sa trajectoire vers la commercialisation.
"Les membres du comit茅 consultatif de recherche du FIM ont une expertise tr猫s diversifi茅e et c'est vraiment sp茅cial. Cela nous aide 脿 faire avancer le projet et maintenant nous pouvons attirer des partenaires qui signeront un accord de licence avec nous.
Interrog茅 sur le meilleur sc茅nario possible pour l'avenir de la technologie, Professeure Tufenkji a d茅clar茅 : "J'esp猫re vraiment que dans cinq ans, nos fibres remplaceront une grande partie des produits chimiques utilis茅s dans les usines de traitement de l'eau du monde entier.鈥�
