Synthèse d’hydrogels super-absorbants pour la remédiation des polluants tels les hydrocarbures, métaux lourds, hormones et phosphore contenus dans les eaux usées

1. Résumé du projet

La présence de contaminants tels que les hormones, les métaux lourds, les antibiotiques et le phosphore dans les eaux usées est préoccupante, puisque ces polluants peuvent être néfastes pour la santé humaine et animale. Par exemple, les eaux usées peuvent introduire des hormones oestrogéniques (estrone et estradiol) dans le sol et l’eau. Ces hormones sont des perturbateurs endocriniens, préjudiciables à la santé humaine, ainsi qu’à la santé des animaux aquatiques. Certains des effets nuisibles de ces perturbateurs comprennent la féminisation des poissons mâles, déféminisation des femelles, déséquilibre hormonal et reproductif, ainsi que des problèmes de développement. Les effluents d’usines de traitement des eaux usées ainsi que des terres agricoles dû à l’élevage de bétail, sont considérés comme les deux principales sources d’introduction d’hormones dans l’environnement.

Les métaux lourds sont extrêmement toxiques et difficiles à dégrader. Ils peuvent s’accumuler dans la chaîne alimentaire créant des dommages à l’environnement et à la santé humaine. Les métaux lourds les plus communs sont le plomb, chrome, arsenic, zinc, cadmium, cuivre, mercure, et le nickel. Ils sont présents dans les eaux usées et proviennent principalement de trois sources dont le ruissellement, les sources domestiques, et industrielles. La contamination des sols aux métaux lourds est un problème grave puisqu’ils ne peuvent être dégradés de façon chimique ou rapidement de façon microbienne.

Le phosphore est une autre source de contamination importante dû à son importance en tant que fertilisant dans le domaine de l’agriculture. L’accumulation du phosphore cause l’eutrophisation des lacs ainsi que de l’estuaire canadien. L’augmentation du phosphore dans l’eau stimule entre autres le phytoplancton et les micro-algues, ce qui cause des changements dans le biota et l’écosystème marin, dû au déclin en oxygène ainsi que de la transmission de la lumière. L’estuaire du Saint-Laurent contient des zones mortes qui posent un risque à certains poissons tels que la morue et le flétan (Pêches et océan Canada, 2013).

Ce projet de recherche vise à développer des matrices hydrogels dérivées de polymères bio-sourcés capables d’absorber ou d’adsorber les divers contaminants des eaux usées. Les hydrogels peuvent être fonctionnalisés afin de modifier leur caractère hydrophile. La fonctionnalisation d’hydrogels peut se faire via diverses méthodes, dont la réaction de Passerini,  la fonctionnalisation assistée par micro-ondes, et des approches plasma. Récemment, il fut démontré que des hydrogels pouvaient être modifiés par voie photochimique, le PICVD (photo-initiated chemical vapour deposition / dépôt chimique photo-initié en phase vapeur). Par exemple, le PICVD permet la modification de la mouillabilité d’une surface, de superhydrophile à superhydrophobe, en ajustant de simples paramètres de procédé, ce qui pourrait faciliter la capture de contaminants huileux. De plus, son emploi avec des précurseurs simples comme le syngaz (mélange de CO et H2) pourrait être hautement bénéfique pour favoriser la capture de phosphore, notamment via des sites fonctionnels contenant du fer.

Par ce projet de recherche, notre équipe combinera les expertises des Prs. Dumont (polymères fonctionnels bio-sourcés), Tavares (technologie PICVD), et Prasher (remédiation environnementale) afin de développer des polymères super-absorbants bio-sourcés et réutilisables, capables d’adsorber/absorber une multitude de contaminants.