Développement des procédés de production de nanocomposites à base de carbone à partir de résidus industriels et leurs applications comme catalyseurs et adsorbants dans le secteur de génie environnemental

1. Résumé du projet

La gestion des résidus organiques est un enjeu majeur à l’échelle mondiale. Leur enfouissement a un grand impact environnemental, même si le biogaz est récupéré et utilisé comme biocombustible. Les nouvelles normes environnementales, visant à détourner l’enfouissement des résidus organiques, poussent les municipalités et les entreprises à trouver des voies de valorisation. Les technologies les plus utilisées sont le compostage et la biométhanisation. Cependant, leur utilisation par de petits joueurs est limitée à cause des coûts de capital et d’opération élevés et la faible valeur de retour sur l’investissement. Des nouvelles voies de valorisation sont nécessaires, afin de rendre possible le recyclage du carbone dans un mode d’économie circulaire. Les voies biologiques et thermochimiques pour l’obtention de produits à valeur ajoutée deviennent de plus en plus attrayantes. Dans le cas de résidus organiques d’origine industrielle, les procédés de transformation thermochimique ont l’avantage de pouvoir transformer des matériels contenant des composés potentiellement nuisibles à l’activité microbienne, tels que des métaux et des composés organiques toxiques. Les procédés thermochimiques, par voie sèche ou voie humide, permettraient d’obtenir des nano-composites avec des structures bien définies (nano-fils, nano-sphères et nano-éponges) qui auraient un grand potentiel d’application comme adsorbants ou comme catalyseurs. La combinaison de résidus agroalimentaires et industriels permettrait de produire ces nano-composites, grâce à la présence des molécules inductrices des structures mentionnées (ex. saccharides, protéines et lipides) et de métaux réactifs (titane, zinc et fer). Le marché d’adsorbants et de catalyseurs est très important à l’échelle mondiale et la possibilité de produire des nano-composites ayant ces propriétés ouvre la porte à de nouvelles options de valorisation. Cela contribue à diminuer les émissions de gaz à effet de serre (GES) par une transformation des résidus organiques par des procédés à faible empreinte carbone. L’application de nano-composites comme agents adsorbants et photo-catalytiques sera validée en traitant des effluents synthétiques contenant des composés organiques volatils, des bio-aérosols et des résidus pharmaceutiques. Le traitement de ces polluants sera effectué à l’échelle laboratoire et des modèles des cinétiques d’enlèvement seront ajustés aux données expérimentales, afin de produire les paramètres nécessaires pour le design des unités de traitement de polluants à une échelle pilote et industrielle, tels que le taux d’enlèvement, la capacité d’élimination et le temps de résidence.