Avancement des procédés de distillation membranaire pour la capture de l'ammoniac des eaux usées

1. RÉSUMÉ DU PROJET

Les contaminants azotés comme l’ammoniac (NH3) sont des contaminants aquatiques importants que l’on doit retirer des eaux usées avant de les retourner dans l’environnement. La plupart des systèmes de traitement des eaux retirent l’ammoniac de l’eau par sa conversion en azote gazeux, ou diazote, qui est retourné dans l’atmosphère. Toutefois, l’ammoniac est également le deuxième composé chimique le plus synthétisé dans l’industrie chimique en raison de ses nombreuses applications dans la fabrication de fertilisants, de réfrigérants, ou comme source de carburant. L’approche classique de synthèse de l’ammoniac, le procédé de Haber-Bosch, est un procédé très énergivore, ce qui fait de la synthèse de l’ammoniac le procédé chimique le plus important en termes d’émission de gaz à effet de serre. Considérant l’important rôle économique de l’ammoniac et les implications environnementales de sa synthèse, le retrait de l’ammoniac des eaux usées pour le perdre sous forme d’azote gazeux apparait comme une importante opportunité manquée. En effet, la valorisation de ce composé par sa capture des eaux usées permettrait non seulement de réduire le coût associé à son enlèvement des eaux usées mais aussi de réduire les impacts environnementaux de sa synthèse par les approches chimiques conventionnelles. L’objectif de ce projet est d’avancer les technologies de capture de l’ammoniac par le développement d’un procédé de séparation appelé distillation membranaire, qui permet la capture de l’ammoniac gazeux qui s’évapore de l’eau à haut pH. Pour améliorer la distillation membranaire appliquée à la capture de l’ammoniac, notre équipe rassemble des experts du Maroc et du Québec sur la fabrication de membranes avancées, la chimie des solvants eutectiques profonds, la prévention de l’encrassement, le développement de procédés de traitement des eaux, et l’analyse du cycle de vie. Tout d’abord, nous allons développer de nouvelles membranes ayant une perméabilité accrue pour l’ammoniac et les tester dans différents types d’eaux usées collectées au Maroc ou au Québec. Ensuite, pour permettre la durabilité des membranes face à ces eaux usées, qui contiennent une variété d’agents qui pourraient mener à l’encrassement des membranes, nous évaluerons la capacité de différents pré-traitements à prévenir la perte de performances des membranes avec le temps. Subséquemment, nous allons explorer l’utilisation de solvants eutectiques profonds pour la capture de l’ammoniac sous forme NH3 en remplacement de l’approche conventionnelle en distillation membranaire qui utilise des solutions acides pour capturer l’ammoniac sous forme de sulfates, nitrates, ou phosphates d’ammonium. Préserver l’ammoniac sous sa forme NH3 permettra une plus grande gamme d’applications pour la valorisation de ce composé. Finalement, les avancées des différents objectifs décrits précédemment seront intégrées dans un système à l’Université de Mohammed VI Polytechnique pour évaluer les paramètres opérationnels importants pour la capture efficace de l’ammoniac. La performance de la nouvelle approche développée au travers de ce projet sera comparée aux approches conventionnelles par analyse de cycle de vie afin de mieux comprendre l’empreinte environnementale de chaque approche et nous permettre d’identifier la meilleure stratégie pour la capture de l’ammoniac des eaux usées.

Appel à proposition