WO2023187221A1 - Assemblage et procede pour la depollution d'un milieu aquatique - Google Patents

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WO2023187221A1 PCT/EP2023/058665 EP2023058665W WO2023187221A1 WO 2023187221 A1 WO2023187221 A1 WO 2023187221A1 EP 2023058665 W EP2023058665 W EP 2023058665W WO 2023187221 A1 WO2023187221 A1 WO 2023187221A1
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Definitions

  • the present invention relates to an assembly comprising a composition for adsorbing micropollutants such as, for example, heavy metals or hydrocarbons, from an aquatic environment, which allows their concentration, their removal and treatment.
  • micropollutants such as, for example, heavy metals or hydrocarbons
  • the present invention also relates to a method for depolluting an aquatic environment and to a use of an assembly according to the present invention to capture heavy metals from an aquatic environment and/or to reduce the hydrocarbon load of an aquatic environment.
  • Aquatic environments can be as varied as ponds, rivers, streams, port areas, industrial site treatment basins, aquariums, etc.
  • Wastewater for its part, includes domestic wastewater coming from private homes, but also wastewater from small communities such as a hotel complex, campsite, a housing estate, offices, residential buildings , small villages. Wastewater also includes waste water from urban centers, industrial centers, agro-food waste water, and accidental pollution. Wastewater can also include rainwater, which includes polluted meteorite water and water that has flowed onto more or less permeable surfaces, thus increasing the pollution load. Generally, this wastewater is collected and evacuated by systems sanitation such as a sewer system and treated by treatment plants.
  • micropollutants are sources of significant pollution of aquatic environments and/or wastewater, such as heavy metals, chemical pollutants such as halogenated compounds, cresols, phenols, surfactants, cyanide compounds and /or hydrocarbons, and/or biological pollutants such as organic matter, including animal and vegetable fats, and compounds based on lignin and/or cellulose, bacteria and/or microorganisms potentially toxic to humans such as strains of Escherichia coli (E. coli), staphylococci, Salmonella, Listeria, etc.
  • E. coli Escherichia coli
  • staphylococci Salmonella, Listeria, etc.
  • CN 108905961 describes a method for depolluting an aquatic environment comprising cadmium and zinc from an assembly comprising an absorbent composition based on zeolite.
  • composition of matter for the chemical and biological purification of polluted water.
  • this document describes a composition of matter, intended to be spread in the water to be purified and characterized in that it comprises at least the following two mineral materials, in granular form: a porous calcium carbonate, and a silicate of hydrated alumina containing alkaline earth metals and having microchannels.
  • these two materials contain in the absorbed state specific bacteria for the biological degradation of organic materials with a carbon chain.
  • the porous calcium carbonate having high porosity allows numerous ionic exchanges with the medium to be purified.
  • the second material consisting of a hydrated alumina silicate, makes it possible to trap the ammonium ions contained in polluted water which are transformed into harmless molecules by the bacteria absorbed into the material.
  • An object of the present invention is an assembly comprising a composition comprising particles of one or more mesoporous aluminosilicate or one or more mesoporous and macroporous aluminosilicate (preferably further a limestone rock, talc, pumice, chips of wood, hair or hair), said composition having a closed volume delimited by one or more membrane(s), said composition delimited by said one or more membrane(s) forming said assembly, said one or more membrane(s) being: (i) porous to water and micropollutants, (ii) substantially impermeable to said composition, (iii) defined by sufficient mechanical strength to support the mass of said assembly.
  • the present invention aims to overcome the disadvantages of the state of the art by providing an assembly comprising a composition comprising particles of one or more mesoporous aluminosilicate or one or more mesoporous and macroporous aluminosilicate, the composition having a delimited closed volume by one or more membranes, the composition delimited by said one or more membranes forming the assembly, said one or more membranes being: (i) porous to water and micropollutants, (ii) substantially impermeable to composition, (iii) defined by sufficient mechanical strength to support the mass of the assembly, even after immersion.
  • an assembly according to the present invention comprising a composition comprising particles of one or more mesoporous aluminosilicate, in which the composition is packaged in a membrane porous to water and micropollutants, such as for example heavy metals and/or hydrocarbons, and whose pore size is determined so as to substantially retain the entire composition in the assembly, makes it possible to capture a significant quantity of metal cations present in the polluted aquatic environment thanks to the high adsorption surface of the particles of one or more mesoporous aluminosilicate.
  • the metal cations, including heavy metals, which have diffused inside the assembly are now adsorbed to the composition and therefore trapped in the composition. assembly. It is thus easy to recover the assembly containing heavy metals and therefore to ensure decontamination of heavy metals in the aquatic environment. When the assembly is removed from the environment to be decontaminated, this even allows the downstream extraction of heavy metals from the assembly, with a view to their reuse or storage in environmentally safe conditions.
  • said one or more membranes has sufficient mechanical strength to support the mass of the assembly, even after application in an aquatic environment, this assembly is easily handled in complete safety, which minimizes the risk of tears of said one or more membranes, and therefore which also minimizes (i) the risk of recontamination of the aquatic environment during recovery and/or handling of the assembly, and/or (ii) the risk for the handler.
  • the term “particles of one or more mesoporous aluminosilicate” means particles of one or more aluminosilicate having a porosity whose pores have an average and/or median diameter of between 1 nm and 100 nm, preferably between 2 nm and 80 nm, even more preferably between 5 nm and 50 nm.
  • particles of one or more macroporous aluminosilicate particles of one or more aluminosilicate having a porosity whose pores have an average and/or median diameter greater than 100 nm.
  • the term “heavy metals” preferably means a metal chosen from antimony, arsenic, cadmium, chromium (e.g. chromium VI), copper, lead, mercury, nickel, selenium, tellurium, thallium, tin, and combinations thereof.
  • the heavy metals are in free form (ionized and/or in solution), in covalent bond with an organic chemical structure, or in ionized form, but trapped non-covalently by sediments (sludge). , fats).
  • sludge sediments
  • fats fats
  • the pre-treatments are of a physical nature, for example the application of an electric current, or of a biological nature, such as for example the degradation of sediments by microorganisms in which heavy metals were retained, or organic chemistry structures in which heavy metals were covalently attached.
  • the present invention also relates to a process for depolluting an aquatic environment and/or wastewater comprising the steps of: determining the nature and/or quantity of pollutants present in the aquatic environment, determining the nature and the quantity of said one or more aluminosilicates of said composition to be placed in one or more assembly(s) according to the invention depending on the nature and/or the quantity of pollutants present in the aquatic environment, one or more placement points are determined of one or more assemblies in the aquatic environment, a first series of said one or more assemblies is placed at said one or more placement points and said one or more assemblies are left at said one or more placement points, said composition adsorbing a quantity of pollutants.
  • the present invention also relates to particles comprising aluminosilicates (preferably also activated carbon, limestone rock, talc, bristles, hair, wood chips) and loaded with heavy metals obtained by the process according to the present invention.
  • aluminosilicates preferably also activated carbon, limestone rock, talc, bristles, hair, wood chips
  • the present invention relates to a use of an assembly according to the present invention to capture heavy metals from an aquatic environment and/or to reduce the load of hydrocarbons and/or halogenated organic molecules (fluorinated; e.g. PFAS ) of an aquatic environment.
  • Figure 1 is a schematic sectional representation of an assembly according to the present invention.
  • Figure 2 is a schematic representation of the different stages of the process for depolluting an aquatic environment and/or wastewater according to the present invention.
  • Figure 1 A shows the assembly according to the present invention which comprises a composition comprising particles 1.3 of one or more mesoporous aluminosilicate or one or more mesoporous and macroporous aluminosilicate, the composition being packaged in one or more porous membranes 1.2 at the same time. water and micropollutants, and whose pore size is determined so as to substantially retain the entire composition in the assembly.
  • assembly 1.1 has a geometry adapted to the aquatic environment and/or to the wastewater sanitation system to be depolluted.
  • an adapted geometry makes it possible to optimize the contact surfaces between the assembly and the environment to be decontaminated, favoring the capture of micropollutants such as heavy metals.
  • the composition further comprises additional particles 1.5 chosen from the group consisting of limestone rock, hair, bristles, shavings (preferably wood shavings) , activated carbons, talc, pumice, and a mixture of these.
  • additional particles 1.5 chosen from the group consisting of limestone rock, hair, bristles, shavings (preferably wood shavings) , activated carbons, talc, pumice, and a mixture of these.
  • these additional particles make it possible to adsorb lightly charged micropollutants such as hydrocarbons.
  • the one or more membranes 1.2 is made up of one or more materials chosen from the group consisting of polymers, metals, metal alloys, natural fibers, chemical fibers and their combinations.
  • the membrane is a woven or non-woven textile or geotextile composed of one or more natural and/or synthetic (artificial) materials.
  • the polymers are part of a group consisting of thermoplastic polymers such as, for example, polypropylene or polyethylene.
  • one or more membranes have a tensile strength of between 15 kN/m and 300 kN/m, preferably between 20 kN/m and 200 kN/m, even more preferably between 30 kN/m and 150 kN/m, and/or a mass surface area between 50 g/m 2 and 1000 g/m 2 , preferably between 100 g/m 2 and 500 g/m 2 , and/or a thickness under 2kPa pressure preferably between 0.25 mm and 5 mm, more preferably between 0.5 mm and 2 mm, and/or a dynamic perforation (NF EN ISO 13433) between 2 mm and 30 mm, preferably between 5 mm and 20 mm, and/or a permeability normal to the plane,HIVSO, ( NF EN ISO 1 1058) between 5 mm/s and 500 mm/s, preferably between 10 mm/s and 200 mm/s, more preferably between 20 mm/s and 100 mm/s.
  • the one or more membranes is a material composed of artificial fibers, geotextile, woven into a strip composed of polypropylene fibers and having a tensile strength preferably between 15 kN/m and 300 kN/m, more preferably between 20 kN/m and 200 kN/m, even more preferably between 30 kN/m and 150 kN/m, and/or a surface mass preferably between 50 g/m 2 and 1000 g/m 2 , more preferably between 100 g/m m 2 and 500 g/m 2 , and/or a thickness under 2kPa pressure preferably between 0.25 mm and 5 mm, more preferably between 0.5 mm and 2 mm, and/or dynamic perforation (NF EN ISO 13433) preferably between 2 mm and 30 mm, more preferably between 5 mm and 20 mm, and/or a permeability normal to the plane, VHSO, (NF EN ISO 1 1058) between 5 mm/s and 500
  • these materials confer great stability to one or more membranes, thereby allowing the assembly to remain for a sufficiently long period of time, for example several weeks or several months, in the aquatic environment and/or in the wastewater sanitation system to be depolluted without being degraded.
  • these materials also ensure great resistance to the membrane(s), which facilitates handling, recovery and/or transport of the assembly by minimizing the risk of tearing of the membrane(s) and ensuring optimal safety. for the manipulator.
  • the mesoporous aluminosilicate(s) comprises a tetrahedral aluminosilicate and the assembly further comprising one or more microorganisms 1.4 adhering in the porosity of said tetrahedral aluminosilicate.
  • the composition of the assembly according to the present invention further comprises one or more microorganisms 1.4 adhering to the mesoporous aluminosilicate or to the mesoporous and macroporous aluminosilicate 1.3.
  • the presence of microorganisms present in the mesoporous aluminosilicate allows, in addition to the adsorption of heavy metals by the mesoporous aluminosilicate and/or the adsorption of different types of micropollutants by the composition, to carry out purification biological environment of the polluted environment (aquatic environment and/or wastewater) by degrading, for example, the organic matter present in the polluted environment and/or by degrading different types of chemical pollutants that can be found in the polluted environment, such as halogenated compounds for example , cresols, phenols, animal and vegetable fats, surfactants, lignin and/or cellulose-based compounds, organo-chlorinated compounds, cyanide compounds and/or hydrocarbons and their combinations.
  • halogenated compounds for example , cresols, phenols, animal and vegetable fats, surfactants, lignin and/or cellulose-based compounds, organo-chlorinated compounds
  • said one or more microorganisms 1.4 is part of a group of microorganisms comprising Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Pseudomonas memeida, Pseudomonas fluorescens, Alcaligenes sp, Acinetobacter sp, Arthrobacter sp, Nitrosomonas sp, Nitrobacter sp, Lactobacillus helveticus, Lactococcus lactis, Pseudomonas sp, Botrytis cinerea, Sporotrichum dimorphosphorum, Trichoderma reesei, Trichoderma harzianium, Trichoderma artroviride, Rhodococcus erythropolis, Phanerochaete chrysosporium, Saccharomyces cerevisiae, and combinations thereof.
  • these different microorganisms have good wastewater purification properties by degrading organic matter and/or reducing the pollution
  • the microorganism 1.4 is a non-pathogenic strain of Pseudomonas fluorescens and/or Pseudomonas putida and/or Trichoderma harzianium and/or Rhodococcus.
  • the microorganism 1.4 is chosen from the group consisting of Lactobacillus helveticus and/or Lactococcus lactis.
  • the microorganism(s) 1.4 of the composition is(are) chosen according to the nature of the pollution to be treated in the wastewater and/or in the sewer sludge.
  • the composition according to the invention preferably comprising Pseudomonas Putida and Acinetobacter sp is suitable for the degradation of halogenated compounds in wastewater and/or in sewage sludge.
  • composition according to the invention preferably comprising (i) Pseudomonas putida is suitable for the degradation of cresols and phenols, (ii) Lactobacillus helveticus and Lactococcus lactis are suitable for the degradation of animal and vegetable fats, (iii) ) Bacillus licheniformis is adapted to the degradation of surfactants, (iv) Botrytis cinerea, Sporotrichum dimorphosphorum, Trichoderma reesei and Phanerochaete chrysosporium are adapted to the degradation of lignin and cellulose, (v) Alcaligenes sp and Pseudomonas sp are adapted to the degradation of organo-chlorinated compounds, (vi) Alcaligenes sp, Arthrobactersp, and Trichoderma harzianiuml are adapted to the degradation of organo-polychlorinated compounds, (vii) Pseudomona
  • said one or more aluminosilicate 1.3 is part of the tetrahedral aluminosilicates (tectosilicates) and possibly also of the phyllosilicates.
  • an aluminosilicate group comprising zeolites 1.31, (e.g. phillipsite and/or chabazite) and/or feldspars 1.32 (e.g. sanidine).
  • Micas 1.33, bentonite 1.34 and/or smectites 1.35 can also be incorporated, preferably in smaller quantities.
  • assembly 1.1 comprises more than 20% of tetrahedral aluminosilicates (weight of tetrahedral aluminosilicates total particle weight) and/or a maximum of 10% of smectites 1.35 and/or bentonite 1.34 (weight of smectites and of bentonite: total particle weight), for example between 1 and 10% of smectites 1.35 and/or bentonite 1.34 (weight of smectites and bentonite total particle weight).
  • the mesoporous structure of the aluminosilicate provides a microenvironment allowing the survival and development of the microorganisms present in the composition according to the invention. Additionally, each aluminosilicate exhibits specific heavy metal adsorption capacity. Indeed, these have a porous structure where certain silicon atoms of the SiCù tetrahedra are substituted by aluminum atoms. Because of these substitutions, an aluminosilicate has a negative charge. The lower the Silicon/Aluminum (Si/AI) ratio, the higher the aluminosilicate has a cation exchange capacity, and therefore the more potential it has to capture heavy metals.
  • Si/AI Silicon/Aluminum
  • tetrahedral aluminosilicates such as zeolites
  • phyllosilicates such as smectite
  • smectite or other so-called 'swelling' aluminosilicates are delicate to use: they are preferred for their (greater) capacity to fix heavy metals but, if too abundant, they would obstruct the internal porosity of the assembly of the present invention.
  • each aluminosilicate has a specific more or less porous structure.
  • the assembly 1.1 according to the present invention further comprises one or more trace elements (not shown in Figure 1) (when the composition comprises microorganisms 1.4).
  • said one or more trace elements is part of a group of trace elements comprising magnesium sulfate, iron sulfate, manganese sulfate, disodium hydrogen phosphate, ammonium sulfate, sodium sulfate, zinc, ferric chloride, calcium sulfate, potassium sulfate, copper sulfate, sodium chloride, and combinations thereof.
  • trace elements are beneficial for stimulating the growth of microorganisms which would be present in the composition of the invention.
  • these microorganisms are adhered to tetrahedral aluminosilicates, and the trace element content varies from 5% to 50% by weight: weight of the sum of the trace elements: weight of the tetrahedral aluminosilicate.
  • Bacteria for their part, promote the biodegradation of organic molecules containing heavy metals, which results in the release of these heavy metals. The released heavy metals will then be trapped in the porosity of the aluminosilicate. There is therefore an advantageous synergy between the aluminosilicate and the microorganisms of the composition of the assembly according to the present invention for absorbing heavy metals.
  • the particles 1.3 of one or more mesoporous aluminosilicate and the additional particles 1.5 have an average particle size of between 0.5 mm and 6 mm, preferably between 1 mm and 4 mm, and a minimum size of said particles equal to or greater than 30 m , preferably at 50 m, more preferably at 150 pm, favorably at 200 pm.
  • an assembly 1.1 according to the present invention comprising a composition comprising particles 1.3 of one or more mesoporous aluminosilicate and additional particles 1.5 having this determined particle size makes it possible to have particles whose size is large enough not to come out. of the assembly by the mesh of one or more membranes 1.2 and whose size is also small enough to have a suitable surface/volume ratio favoring exchanges with the polluted environment.
  • the closed volume is a volume between 0.1 L and 5000 L, preferably between 1 L and 1000 L, more preferably between 10 L and 500 L.
  • an assembly 1.1 according to the present invention having such a closed volume will be large enough to be able to adsorb a large quantity of micropollutants and/or will be large enough to contain a quantity of microorganisms making it possible to carry out biological purification of the polluted environment.
  • this closed volume is small enough to be able to be transported, retrieved and/or handled easily while minimizing the risk of tearing the membrane(s).
  • Figure 2 shows a schematic representation of the different stages of the process for depolluting an aquatic environment and/or wastewater according to the present invention.
  • step 2.1 in Figure 2 the nature and/or quantity of pollutants present in the aquatic environment are determined.
  • step 2.2 the nature and quantity of said one or more aluminosilicate 1.3 of the composition to be placed in the assembly 1.1 according to the invention depending on the nature and/or quantity of pollutants present in the aquatic environment.
  • the pollutants to be treated are chosen from a group consisting of heavy metals including heavy metals forming a chemical bond with an organic molecule, hydrocarbon, oil, halogenated organic molecules, chemicals, organic waste, and their combinations.
  • heavy metals are included in the group comprising antimony, arsenic, cadmium, chromium, copper, lead, mercury, nickel, selenium, tellurium, thallium, tin, and their combinations.
  • assembly 1.1 comprises a non-pathogenic strain of Pseudomonas fluorescens and/or Pseudomonas putida and/or Trichoderma harzianum and/or Rhodococcus (erythropolis).
  • assembly 1.1 comprises (in addition to possible non-pathogenic strains Pseudomonas fluorescens and/or Pseudomonas putida) hair, bristles, talc, pumice stone, shavings (of wood), limestone and mixtures thereof.
  • step 2.3 one or more placement points of one or more assemblies in the aquatic environment.
  • this or these placement points of one or more assembly is located on the bottom and/or on the surface and/or in the sediments of the aquatic environment.
  • step 2.4 a first series of said one or more assemblies at said one or more placement points.
  • Each assembly 1.1 of the first series of said one or more assemblies comprises a substantially identical composition or a different composition.
  • at least one assembly of the first series of said one or more assemblies comprises a different composition compared to the composition of at least one assembly of the other assemblies of the first series of said one or more assemblies.
  • assembly 1.1 intended to be inserted into the sediments of the aquatic environment comprises a metal membrane.
  • one or more electrodes are also inserted into the sediments of the aquatic environment at a predetermined distance from said one or more assemblies, said electrodes generating an electric current promoting mobilization of heavy metals from the sediments.
  • these inserted electrodes are useful for the degradation of PFAS compounds (fluoroalkyls; Per- and PolyFluoroAlkyls), in synergy with microorganisms (e.g. Pseudomonas fluorescens and/or Pseudomonas putida and/or Trichoderma harzianium and/or Rhodococcus (erythropolis).
  • PFAS compounds fluoroalkyls; Per- and PolyFluoroAlkyls
  • microorganisms e.g. Pseudomonas fluorescens and/or Pseudomonas putida and/or Trichoderma harzianium and/or Rhodococcus (erythropolis).
  • the current generated has a potential difference between 2.5 and 5 V.
  • the polarity of the electrodes is reversed periodically.
  • the electric current is a direct current applied cyclically, each cycle comprising an application of the direct current for a first predetermined time, then stopped for a second predetermined time, then applied for a predetermined time shorter than the ( or at most equal to) the first predetermined time and at reversed polarity, then stopped during the second predetermined time.
  • An advantageous polarity reversal cycle includes, for example, the application of a positive current for 1 to 50 x milliseconds, followed by a stop for a few milliseconds, followed by a negative current for x milliseconds, followed by a second stop, before resuming the next cycle.
  • Positive current times of 30 to 500 ms and negative of 10 to 50 milliseconds are advantageous.
  • an advantageous electrode is made of titanium.
  • a preferred electrode is permeable to water and the molecules dissolved in it.
  • step 2.5 Absorption (step 2.5) of a quantity of pollutants by the composition of said one or more assemblies is carried out.
  • the predetermined period of time is between 5 days and 500 days, preferably between 10 days and 200 days, more preferably between 20 days and 100 days, favorably 50 days.
  • This predetermined period of time allows the assembly to remain long enough in the aquatic environment to absorb a significant quantity of pollutants while preventing the assembly from remaining too long in the polluted environment, which would increase the risk of wear and tear. tearing of the membrane(s) of the assembly.
  • the predetermined period of time is calculated according to the saturation of the composition of the assembly in micropollutants contained in the aquatic environment and/or in the wastewater to be depolluted: in certain cases, for reasons of savings, it it is preferred to remove only saturated assemblies; in other cases, when the speed of the depollution has priority, the assemblies are removed and replaced before they are saturated.
  • At least one post-treatment step is carried out of said at least one of said one or more assemblies having absorbed a quantity of pollutants.
  • This post-treatment step makes it possible to eliminate the pollutant(s) absorbed by the composition of the assembly(s).
  • the post-treatment step(s) comprises (i) placing said at least one of said one or more assemblies having absorbed a quantity of pollutants in an acid bath so as to release the heavy metals absorbed by the assembly(s), and /or (ii) an electrolysis step, and/or (iii) a complexation step, and/or (iv) a filtration step, so as to release the heavy metals absorbed in the composition of the assembly according to the present invention.
  • These heavy metals, rather than polluting the environment, are therefore recycled and reusable.
  • the composition of the assembly(s) can be upgraded in different types of applications such as, for example, spreading on an agricultural area.
  • the activated carbon of the composition of the assembly according to the present invention which is loaded with heavy metals, having absorbed heavy metals, obtained by the process according to the present invention is revalorized by one or more post-treatment steps described below -Before.
  • the assembly comprises Pseudomonas fluorescens and/or Pseudomonas putida and/or Trichoderma harzianium and/or Rhodococcus as well as one or more compounds from talc, pumice, hair, hair, limestone and/or (wood) chips, these compounds having the property of retaining hydrocarbons, post-treatment is storage in a suitable location, so as to obtain the biological degradation of the hydrocarbons absorbed at the assembly level.
  • this or these assemblies being freed from the pollutant(s) absorbed can be revalorized and be placed again at one or more placement points in an aquatic environment and/or in a wastewater sanitation system so as to achieve a new capture of pollutants.
  • a second series of said one or more assembly(s) is placed at said one or more placement points so as to continue the depollution of the aquatic environment.
  • the assembly(s) of the second series of said one or more assemblies is/are the same assembly(s) as the assembly(s) of the first series of said one or more assemblies.
  • the present invention also relates to the use of an assembly according to the present invention to absorb heavy metals from an aquatic environment and/or to reduce the hydrocarbon load of an aquatic environment.
  • the present invention also relates to the use of an assembly according to the present invention to capture heavy metals present in the wastewater of a sanitation system and/or to reduce the hydrocarbon load present in the wastewater of a sanitation system. a sanitation system.
  • the present invention also relates to the use of an assembly according to the present invention to reduce the quantity of organic matter in an aquatic environment.
  • the present invention also relates to the use of an assembly according to the present invention to reduce the quantity of halogenated compounds and/or cresols and/or phenols and/or animal and vegetable fats, and/or surfactants.
  • active ingredients, and/or compounds based on lignin and cellulose, and/or non-chlorinated orgo compounds, and/or non-fluorinated orgo compounds and/or cyonide compounds and/or biological pollutants present in an aquatic environment and/or in wastewater from a sanitation system.
  • Example 1 Assembly 1.1 according to the present invention without additional particles 1.5, without microorganisms 1.4.
  • the inventors have developed an assembly 1.1 having a closed volume of 50 L comprising a composition, having a total immersed volume of 50 L, the composition comprising more than 90% (weight of aluminosilicate: weight of the composition) of aluminosilicate particles mesoporous and macroporous 1.3.
  • This aluminosilicate is made up of more than 20% chabazite 1.31 (weight of chabazite: weight of aluminosilicate).
  • the average particle size of the particles in the composition is between 300 and 800 pm.
  • the closed volume is delimited by a membrane 1.2 which is a geotextile (geotube) made of polypropylene (TenCate) having a mesh whose average diameter is 150 pm and no pore size greater than 250 pm.
  • the membrane 1.2 has a thickness of at least 1 mm to support the mass of the assembly 1.1.
  • Example 2 Assembly 1.1 according to the present invention without additional particles 1.5, with microorganisms 1.4.
  • the inventors have developed an assembly 1.1 having a closed volume of 50 L comprising a composition, having a total immersed volume of 50 L, the composition comprising more than 60% (weight of aluminosilicate: weight of the composition) of aluminosilicate particles tetrahedral mesoporous and macroporous 1 .3.
  • This aluminosilicate is made up of more than 20% chabazite 1.31 (weight of chabazite: weight of aluminosilicate).
  • Average particle size particles of the composition is between 300 and 800 m.
  • the closed volume is delimited by a membrane 1.2 identical to that of Example 1.
  • the aluminosilicates are mixed with trace elements in the proportions indicated in Table 1 considering a total quantity of 1 kg.
  • a quantity of 10 to 10 microorganisms comprising 20-60% of Bacillus subtilis, 2-25% pseudomonas Putida and a quantity of 1 g of carbon base metabolizable by the microorganisms (source of energy and amino acids) are added to this first mixture.
  • This first mixture is then dried and incorporated into the membrane 1.2 so as to form the assembly 1.1 having a closed volume of 50 L (see example 1).
  • Table 1 Proportion of aluminosilicate and trace elements present in the first mixture according to the present invention
  • the inventors have developed an assembly 1.1 having a closed volume of 50 L comprising a composition, having a total immersed volume of 50 L, the composition comprising 50% (weight of aluminosilicate: weight of the composition) of mesoporous aluminosilicate particles and macroporous 1.3.
  • This aluminosilicate is made up of more than 20% chabazite 1.31 (weight of chabazite: weight of aluminosilicate).
  • the composition also comprises 20% of limestone rock particles 1.51 (weight of limestone rock particles: weight of the composition) and 20% of activated carbon particles 1.52 (weight of activated carbon: weight of the composition).
  • the average particle size of the particles in the composition is between 300 and 800 m.
  • the closed volume is delimited by a membrane 1.2 identical to that of examples 1 and 2.
  • the inventors have developed an assembly 1.1 having a closed volume of 50 L comprising a composition, having a total immersed volume of 50 L, the composition comprising 50% (weight of aluminosilicate: weight of the composition) of mesoporous aluminosilicate particles and macroporous 1.3.
  • This aluminosilicate is made up of more than 20% chabazite 1.31 (weight of chabazite: weight of aluminosilicate).
  • the composition also comprises 20% of limestone rock particles 1.51 (weight of limestone rock particles: weight of the composition) and 20% of activated carbon particles 1.52 (weight of activated carbon: weight of the composition).
  • the average particle size of the particles in the composition is between 300 and 800 m.
  • the closed volume is delimited by a membrane 1.2 identical to that of the previous examples.
  • the aluminosilicates 1.3 are mixed with trace elements in the proportions indicated in Table 1, considering a total quantity of 1 kg (first mixture).
  • a quantity of 10 to 10 microorganisms 1.4 comprising 20-60% of Bacillus subtilis, 2-25% pseudomonas putida and a quantity of 1 g of metabolizable carbon base by microorganisms (source of energy and amino acids) are added to this first mixture.
  • This first mixture (1 kg) is then dried and mixed with approximately 4 kg of limestone rock particles 1.51 and 1.35 kg of activated carbon particles 1.52 to form a second mixture.
  • 50L of this second mixture immersed volume of this second mixture
  • Example 5 Adsorption capacity tests of Mass, Mmatir or a Mmatir/Bentonite mixture to capture cadmium and lead.
  • compositions comprising different types of materials comprising aluminosilicates: composition 1 (Mass comprising zeolites 1.31 (including chabazite and phillipsite) and fedspars 1.32 (sanidine)), composition 2 (Matterr comprising feldspars 1.32 and phillosilicates), composition 3 (Matterr/Bentonite mixture 1.34).
  • solutions each having a volume of 1.8 L in total comprising an initial concentration of between 300 and 500 mg/L of cadmium or lead are used.
  • Each column includes a volume of 50 ml of composition 1, 2 or 3 to form the filter.
  • Composition 3 is a mixture of 40 ml of Mmatir and 10 ml of bentonite.
  • Each filtration column has a diameter of 3 cm and a height of 30 cm. The height of the filter is approximately 7 cm.
  • the initial solution passes through the column in an upward flow at a flow rate of 5 ml/min.
  • the inventors have noticed that an ascending flow makes it possible to reduce pressure drops and preferential flows increasing the efficiency of the filter.
  • the contact time of the solution with the filter is 10 minutes.
  • the initial concentration and the final concentration of the cadmium and lead solutions are measured spectrophotometrically.
  • Table 2 shows the initial concentrations of cadmium and lead of each solution applied to each column.
  • Table 2 therefore indicates that the SI solution having an initial cadmium concentration of 483.3 mg/L passed (by an ascending flow) through a column having a filter composed of composition 1 (50 ml of mass) .
  • the solution S2 having an initial lead concentration of 385.0 mg/L is passed (by an ascending flow) through a column having a filter composed of composition 1 (50 ml of mass).
  • the solution S3 having an initial cadmium concentration of 481.7 mg/L is passed (by an ascending flow) through a column having a filter composed of composition 2 (50 ml of M effetr).
  • the S4 solution having an initial lead concentration of 385.0 mg/L is passed (by an ascending flow) through a column having a filter composed of composition 2 (50 ml of M effetr).
  • the S5 solution having an initial lead concentration of 407.5 mg/L is passed (by an ascending flow) through a column having a filter composed of composition 3 (40ml of M aparr and 10 ml of Bentonite)
  • Table 3 shows the total capacity of cadmium and lead adsorbed by the filter having a volume of 50 ml of composition 1, 2, or 3.
  • Table 4 indicates, for its part, the percentage of the quantity of cadmium or lead absorbed by the filter (composition 1, 2 or 3) in relation to the total quantity of cadmium or lead entered into the filter.
  • Table 3 total capacity of cadmium and lead adsorbed by the filter having a volume of 50 ml of a composition 1, 2, or 3
  • Table 3 indicates that Mass can adsorb a much larger quantity of cadmium and lead than Metir; adding a little bentonite to M effetr allows for much better fixation of heavy metals.
  • Table 4 percentage of the quantity of cadmium or lead absorbed by the filter (composition 1, 2 or 3) compared to the total quantity of cadmium or lead entered into the filter Table 4 indicates that Mass is very effective in adsorbing lead and cadmium. On the other hand, M effetr is much less effective in adsorbing these heavy metals, which is compensated by the addition of a weak quantity of bentonite. The inventors even noticed that the M effetr/bentonite composition was not saturated with lead, even though not all of the lead had been fixed.
  • Certain heavy metals are therefore more easily fixed by one type of aluminosilicate than by another and a preliminary test of different aluminosilicates in the laboratory, or a mixture of particles (several aluminosilicates or aluminosilicate with one or more other particulate compounds) offers a further solution. more robust.

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Abstract

Assemblage comprenant une composition comprenant des particules de un ou plusieurs aluminosilicate mésoporeux, ladite composition présentant un volume fermé délimité par une ou plusieurs membrane, ladite composition délimitée par ladite une ou plusieurs membrane formant ledit assemblage, ladite une ou plusieurs membrane étant : (i) poreuse à l'eau et aux micropolluants, (ii) substantiellement imperméable à ladite composition, (iii) définie par une résistance mécanique suffisante pour supporter la masse dudit assemblage.

Description

ASSEMBLAGE ET PROCEDE POUR LA DEPOLLUTION D’UN MILIEU AQUATIQUE
Domaine technique
La présente invention vise un assemblage comprenant une composition pour adsorber des micropolluants comme, par exemple des métaux lourds ou des hydrocarbures, d’un milieu aquatique, ce qui permet leur concentration, leur retrait et un traitement.
La présente invention se rapporte aussi à un procédé pour la dépollution d’un milieu aquatique et à une utilisation d’un assemblage selon la présente invention pour capter les métaux lourds d’un milieu aquatique et/ou pour diminuer la charge en hydrocarbures d’un milieu aquatique.
Arrière-plan technologique de l’invention
Les milieux aquatiques peuvent être aussi variés que des étangs, des rivières, des fleuves, des cours d’eau, des zones portuaires, des bassins de traitement de sites industriels, des aquariums, etc...
Les eaux usées, quant à elles, comprennent les eaux usées domestiques provenant des habitations particulières, mais aussi les eaux usées de petites collectivités comme par exemples d’un complexe hôtelier, de camping, d’un lotissement, de bureaux, d’immeubles résidentiels, de petits villages. Les eaux usées comprennent également les eaux de rejets de centres urbains, de centres industriels, les eaux de rejets agro-alimentaires, et des pollutions accidentelles. Les eaux usées peuvent aussi comprendre les eaux pluviales regroupant les eaux météorites polluées et celles ayant ruisselé sur des surfaces plus ou moins perméables augmentant ainsi la charge de la pollution. Généralement, ces eaux usées sont collectées et évacuées par des systèmes d’assainissement comme par exemple un système d’égouts et traitées par des stations d’épuration.
De nombreux micropolluants sont des sources de pollution importante des milieux aquatiques et/ou des eaux usées, comme par exemple des métaux lourds, des polluants chimiques tels que les composés halogénés, des crésols, des phénols, des tensio-actifs, des composés cyanurés et/ou des hydrocarbures, et/ou des polluants biologiques tels que de la matière organique, y compris des graisses, animales et végétales, et des composés à base de lignine et/ou de cellulose, des bactéries et/ou des microorganismes potentiellement toxiques pour l’être humain comme par exemple des souches de Escherichia coli (E. coli), staphylocoques, Salmonelle, Listeria, etc...
Depuis la révolution industrielle, l’être humain a exploité des gisements de minerais métalliques de manière intensive engendrant un rejet de plus en plus conséquent de métaux lourds dans l’environnement. Les sources de pollution aux métaux lourds sont nombreuses comme par exemple dans les résidus de minerais, les effluents industriels, les boues d’épuration, les pesticides et fertilisants liés à l’agriculture intensive, les peintures, les rejets sauvages de produits chimiques etc... Ces métaux lourds peuvent se retrouver et s’accumuler dans de nombreux milieux aquatiques, comme par exemple les sédiments d’une rivière ou d’une zone portuaire, et/ou dans les systèmes d’assainissement des eaux usées.
Il est donc important de développer des solutions permettant de réduire la pollution en micropolluants, en particulier en métaux lourds et/ou en hydrocarbures et/ou en composés halogénés, dans les milieux aquatiques de manière à protéger et à avoir une gestion durable de l’écosystème de ces milieux aquatiques.
Etat de la technique
Plusieurs solutions existent pour capter des métaux lourds, des cations métalliques, contenus dans un milieu aqueux comme par exemple utiliser une méthode de précipitation à l’aide d’agents chimiques pour former des précipités hydroxydes insolubles avec le cation métallique. Ces précipités pouvant ensuite être isolés par filtration. Il existe également des membranes de filtration permettant la rétention spécifique de molécules chargées comme les cations métalliques ou des colonnes échangeuses d’ions permettant également la rétention spécifique de cations métalliques.
CN 108905961 décrit une méthode de dépollution d’un milieu aquatique comprenant du cadmium et de zinc à partir d’un assemblage comprenant une composition absorbante à base de zéolite.
Enfin il est connu du document EP0410877B1 que des métaux lourds peuvent être absorbés par échange ionique par des aluminosilicates. Ce document décrit une composition de matière pour l’épuration chimique et biologique des eaux polluées. En particulier, ce document décrit une composition de matière, destinée à être répandue dans l'eau à épurer et caractérisée en ce qu'elle comprend au moins les deux matières minérales suivantes, sous forme granulaire : un carbonate de calcium poreux, et un silicate d'alumine hydraté renfermant des métaux alcalino-terreux et présentant des microcanaux. De plus, ces deux matières renfermant à l'état absorbé des bactéries spécifiques pour la dégradation biologique des matières organiques à chaîne carbonée. Favorablement, le carbonate de calcium poreux présentant une grande porosité permet de nombreux échanges ioniques avec le milieu à épurer. La deuxième matière, constituée par un silicate d'alumine hydraté permet de piéger les ions ammonium contenus dans l'eau polluée qui sont transformés en molécules inoffensives par les bactéries absorbées dans la matière.
Bien que des solutions existent dans l’art antérieur pour capter des métaux lourds d’un milieu aqueux, et que le document EP0410877B1 vante les mérites de sa technologie, les inventeurs ont remarqué que dans la pratique, sur le terrain, il n’existe pas de solutions permettant à la fois de capter et de récupérer les métaux lourds d’un milieu aqueux, comme un milieu aquatique ou un système d’assainissement des eaux usées. En effet, le problème n’est pas uniquement de trouver une solution permettant de capter ou de fixer les micropolluants comme les métaux lourds, encore faut-il pouvoir récupérer ces micropolluants de manière peu coûteuse, rapide et sans danger pour le manipulateur, et ce quelle que soit la configuration du milieu aquatique ou du système d’assainissement des eaux usées à dépolluer. Il existe donc un besoin de développer une solution peu coûteuse, simple à mettre en œuvre de manière à pouvoir à la fois capter les métaux lourds d’un milieu aqueux et de pouvoir les récupérer aisément de manière à décontaminer ce milieu aqueux, et ce quel que soit le type de milieu aqueux à dépolluer en micropolluants, en métaux lourds, comme par exemple un milieu aquatique (rivière, étangs, fleuve, zone portuaire, etc...) et/ou un système d’assainissement des eaux usées.
Résumé de l’invention :
Un objet de la présente invention est un assemblage comprenant une composition comprenant des particules de un ou plusieurs aluminosilicate mésoporeux ou de un ou plusieurs aluminosilicate mésoporeux et macroporeux (de préférence en outre une roche calcaire, du talc, de la pierre ponce, des copeaux de bois, des poils ou cheveux), ladite composition présentant un volume fermé délimité par une ou plusieurs membrane(s), ladite composition délimitée par ladite une ou plusieurs membrane(s) formant ledit assemblage, ladite une ou plusieurs membrane(s) étant : (i) poreuse à l’eau et aux micropolluants, (ii) substantiellement imperméable à ladite composition, (iii) définie par une résistance mécanique suffisante pour supporter la masse dudit assemblage.
Description détaillée de l’invention :
La présente invention a pour but de pallier les inconvénients de l’état de la technique en procurant un assemblage comprenant une composition comprenant des particules de un ou plusieurs aluminosilicate mésoporeux ou de un ou plusieurs aluminosilicate mésoporeux et macroporeux, la composition présentant un volume fermé délimité par une ou plusieurs membrane, la composition délimitée par ladite une ou plusieurs membrane formant l’assemblage, ladite une ou plusieurs membrane étant : (i) poreuse à l’eau et aux micropolluants, (ii) substantiellement imperméable à la composition, (iii) définie par une résistance mécanique suffisante pour supporter la masse de l’assemblage, même après immersion.
En effet, un assemblage selon la présente invention comprenant une composition comprenant des particules de un ou plusieurs aluminosilicate mésoporeux, dans laquelle la composition est empaquetée dans une membrane poreuse à l’eau et aux micropolluants, comme par exemple les métaux lourds et/ou les hydrocarbures, et dont la taille des pores est déterminée de manière à retenir substantiellement la totalité de la composition dans l’assemblage, permet de capter une quantité importante de cations métalliques présents dans le milieu aquatique pollué grâce à la surface d’adsorption élevée des particules de un ou plusieurs aluminosilicate mésoporeux. De plus, sachant que la membrane est substantiellement imperméable à la composition, les cations métalliques, en ce compris les métaux lourds, qui ont diffusé à l’intérieur de l’assemblage, sont à présent adsorbés à la composition et donc emprisonnés dans l’assemblage. Il est ainsi aisé de récupérer l’assemblage contenant les métaux lourds et donc d’assurer une dépollution du milieu aquatique en métaux lourds. Lorsque l’assemblage est retiré du milieu à dépolluer, ceci permet même l’extraction en aval des métaux lourds à partir de l’assemblage, en vue de leur ré-utilisation ou de leur stockage dans des conditions sûres pour l’environnement. De plus, sachant que ladite une ou plusieurs membranes présente une résistance mécanique suffisante pour supporter la masse de l’assemblage, même après application dans un milieu aquatique, cet assemblage est facilement manipulable en toute sécurité, ce qui minimise les risques de déchirures de ladite une ou plusieurs membrane, et donc ce qui minimise également (i) le risque de recontamination du milieu aquatique lors de la récupération et/ou de la manipulation de l’assemblage, et/ou (ii) le risque pour le manipulateur.
Selon la présente invention, de préférence, on entend par le terme « des particules de un ou plusieurs aluminosilicate mésoporeux », des particules de un ou plusieurs aluminosilicate présentant une porosité dont les pores ont un diamètre moyen et/ou médian compris entre 1 nm et 100 nm, préférentiellement entre 2 nm et 80 nm, de manière encore plus préférée entre 5 nm et 50 nm. Selon la présente invention, de préférence, on entend par le terme « des particules de un ou plusieurs aluminosilicate macroporeux », des particules de un ou plusieurs aluminosilicate présentant une porosité dont les pores ont un diamètre moyen et/ou médian supérieur à 100 nm.
Dans le contexte de la présente invention, on entend de préférence par « métaux lourds », un métal choisi parmi l’antimoine, l’arsenic, le cadmium, le chrome (ex. le chrome VI), le cuivre, le plomb, le mercure, le nickel, le sélénium, le tellure, le thallium, l’étain, et leurs combinaisons.
Dans la présente invention, de préférence les métaux lourds sont sous forme libre (ionisée et/ou en solution), en liaison covalente avec une structure de chimie organique, ou sous forme ionisée, mais piégé de manière non-covalente par des sédiments (boues, graisses). Ainsi, avantageusement, les métaux lourds de différents états physiques sont récupérables par l’assemblage et/ou par le procédé selon la présente invention, même si certains états physiques ou chimiques de ces métaux lourds nécessite un prétraitement de manière à les mobiliser en vue de leur fixation. Comme cela sera décrit ultérieurement, les pré-traitements sont de nature physique, par exemple l’application d’un courant électrique, ou de nature biologique, comme par exemple la dégradation des sédiments par des microorganismes dans lesquels les métaux lourds étaient retenus, ou des structures de chimie organique dans lesquelles les métaux lourds étaient fixés de manière covalente.
Dans le cadre de la présente invention, on entend de préférence par « membrane définie par une résistance mécanique suffisante », une ou plusieurs membrane(s) présentant : une résistance à la traction (NF EN ISO 10319) comprise entre 15 kN/m et 300 kN/m, préférentiellement entre 20 kN/m et 200 kN/m, plus préférentiellement entre 35 kN/m et 150 kN/m, et/ou une perméabilité normale au plan VIHSO (NF EN ISO 1 1058) Ah = 50 mm comprise entre 5 mm/s et 500 mm/s, de préférence entre 10 mm/s et 200 mm/s, de manière plus préférée entre 20 mm/s et 100 mm/s, et/ou une masse surfacique (NF EN ISO 9864) préférentiellement comprise entre 50 g/m2 et 1000 g/m2, plus préférentiellement entre 100 g/m2 et 500 g/m2, et/ou une épaisseur sous 2kPa de pression (NF EN ISO 9863-1 ) préférentiellement comprise entre 0,25 mm et 5 mm, plus préférentiellement entre 0,5 mm et 2 mm, et/ou une perforation dynamique (NF EN ISO 13433) préférentiellement comprise entre 2 mm et 30 mm, plus préférentiellement entre 5 mm et 20 mm.
La présente invention se rapporte aussi à un procédé pour la dépollution d’un milieu aquatique et/ou des eaux usées comprenant les étapes de : on détermine la nature et/ou la quantité de polluants présents dans le milieu aquatique, on détermine la nature et la quantité dudit un ou plusieurs aluminosilicate de ladite composition à placer dans un ou plusieurs assemblage(s) selon l’invention en fonction la nature et/ou de la quantité de polluants présents dans le milieu aquatique, on détermine un ou plusieurs points de placement de un ou plusieurs assemblage dans le milieu aquatique, on place une première série desdits un ou plusieurs assemblage(s) auxdits un ou plusieurs points de placement et on laisse lesdits un ou plusieurs assemblage auxdits un ou plusieurs points de placement, ladite composition adsorbant une quantité de polluants.
La présente invention se rapporte également aux particules comprenant des aluminosilicates (de préférence en outre du charbon actif, une roche calcaire, du talc, des poils, des cheveux, des copeaux de bois) et chargées en métaux lourds obtenu par le procédé selon la présente invention.
Enfin, la présente invention se rapporte à une utilisation d’un assemblage selon la présente invention pour capter les métaux lourds d’un milieu aquatique et/ou pour diminuer la charge en hydrocarbures et/ou en molécules organiques halogénées (fluorées ; ex. PFAS) d’un milieu aquatique. La figure 1 est une représentation schématique en coupe d’un assemblage selon la présente invention.
La figure 2 est une représentation schématique des différentes étapes du procédé pour la dépollution d’un milieu aquatique et/ou des eaux usées selon la présente invention.
La figure 1 A montre l’assemblage suivant la présente invention qui comprend une composition comprenant des particules 1.3 de un ou plusieurs aluminosilicate mésoporeux ou de un ou plusieurs aluminosilicate mésoporeux et macroporeux, la composition étant empaquetée dans une ou plusieurs membranes 1.2 poreuse à l’eau et aux micropolluants, et dont la taille des pores est déterminée de manière à retenir substantiellement la totalité de la composition dans l’assemblage.
Préférentiellement, l’assemblage 1.1 selon la présente invention présente une géométrie adaptée au milieu aquatique et/ou au système d’assainissement des eaux usées à dépolluer. En effet, une géométrie adaptée permet d’optimiser les surfaces de contact entre l’assemblage et le milieu à dépolluer favorisant la capture des micropolluants comme les métaux lourds.
De manière préférée, dans l’assemblage 1.1 selon l’invention, la composition comprend en outre des particules additionnelles 1 .5 choisies dans le groupe constitué de roche calcaire, de cheveux, de poils, de copeaux (de préférence de copeaux de bois), de charbons actifs, du talc, de la pierre ponce, et un mélange de ceux-ci. En effet, les inventeurs ont remarqué que ces particules additionnelles permettent d’adsorber des micropolluants peu chargés comme des hydrocarbures.
Avantageusement, la une ou plusieurs membranes 1.2 est constituée de un ou plusieurs matériaux choisis dans le groupe constitué de polymères, de métaux, d’alliages métalliques, de fibres naturelles, de fibres chimiques et leurs combinaisons. De préférence, la membrane est un textile ou un géotextile tissé ou non-tissé composé de un ou plusieurs matériau naturel et/ou synthétique (artificiel). De préférence, les polymères font partie d’un groupe constitué de polymères thermoplastiques comme par exemple le polypropylène ou le polyéthylène. Préférentiellement, la une ou plusieurs membranes présente une résistance à la traction comprise entre 15 kN/m et 300 kN/m, préférentiellement entre 20 kN/m et 200 kN/m, encore plus préférentiellement entre 30 kN/m et 150 kN/m, et/ou une masse surfacique comprise entre 50 g/m2 et 1000 g/m2, préférentiellement entre 100 g/m2 et 500 g/m2, et/ou une épaisseur sous 2kPa de pression préférentiellement comprise entre 0,25 mm et 5 mm, plus préférentiellement entre 0,5 mm et 2 mm, et/ou une perforation dynamique (NF EN ISO 13433) comprise entre 2 mm et 30 mm, préférentiellement entre 5 mm et 20 mm, et/ou une perméabilité normale au plan, VIHSO, (NF EN ISO 1 1058) comprise entre 5 mm/s et 500 mm/s, de préférence entre 10 mm/s et 200 mm/s, de manière plus préférée entre 20 mm/s et 100 mm/s. Plus préférentiellement, la une ou plusieurs membranes est un matériau composé de fibres artificielles, géotextile, tissé en bandelette composé de fibres en polypropylène et présentant une résistance à la traction préférentiellement comprise entre 15 kN/m et 300 kN/m, plus préférentiellement entre 20 kN/m et 200 kN/m, encore plus préférentiellement entre 30 kN/m et 150 kN/m, et/ou une masse surfacique préférentiellement comprise entre 50 g/m2 et 1000 g/m2, plus préférentiellement entre 100 g/m2 et 500 g/m2, et/ou une épaisseur sous 2kPa de pression préférentiellement comprise entre 0,25 mm et 5 mm, plus préférentiellement entre 0,5 mm et 2 mm, et/ou une perforation dynamique (NF EN ISO 13433) préférentiellement comprise entre 2 mm et 30 mm, plus préférentiellement entre 5 mm et 20 mm, et/ou une perméabilité normale au plan, VHSO, (NF EN ISO 1 1058) comprise entre 5 mm/s et 500 mm/s, de préférence entre 10 mm/s et 200 mm/s, de manière plus préférée entre 20 mm/s et 100 mm/s. En effet, ces matériaux confèrent une grande stabilité à la une ou plusieurs membranes, permettant de la sorte à l’assemblage de pouvoir rester une période de temps suffisamment longue, par exemple plusieurs semaines ou plusieurs mois, dans le milieu aquatique et/ou dans le système d’assainissement des eaux usées à dépolluer sans être dégradé. De plus, ces matériaux assurent également une grande résistance de la ou des membranes, ce qui facilite la manipulation, la récupération et/ou le transport de l’assemblage en minimisant les risques de déchirures de la ou des membranes et en assurant une sécurité optimale pour le manipulateur. De préférence, le ou les aluminosilicates mésoporeux comprend un aluminosilicate tétraédrique et l’assemblage comprenant en outre un ou plusieurs microorganismes 1.4 adhérant dans la porosité dudit aluminosilicate tétraédrique. De préférence, la composition de l’assemblage selon la présente invention comprend en outre un ou plusieurs microorganismes 1.4 adhérant à l’aluminosilicate mésoporeux ou à l’aluminosilicate mésoporeux et macroporeux 1.3. En effet, la présence de microorganismes présent dans l’aluminosilicate mésoporeux permet, en plus de l’adsorption de métaux lourds par l’aluminosilicate mésoporeux et/ou de l’adsorption de différents types de micropolluants par la composition, d’effectuer une épuration biologique du milieu pollué (milieu aquatique et/ou eaux usées) en dégradant, par exemple, la matière organique présente dans le milieu pollué et/ou en dégradant différents types de polluants chimiques pouvant se retrouver dans le milieu pollué comme par exemple des composés halogénés, des crésols, des phénols, des graisses animales et végétales, des tensio-actifs, des composés à base de lignine et/ou de cellulose, des composés orga no-chlorés, des composés cyanurés et/ou des hydrocarbures et leurs combinaisons.
De manière avantageuse, ledit un ou plusieurs microorganismes 1.4 fait partie d’un groupe de microorganismes comprenant Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Pseudomonas puiida, Pseudomonas fluorescens, Alcaligenes sp, Acinetobacter sp, Arthrobacter sp, Nitrosomonas sp, Nitrobacter sp, Lactobacillus helveticus, Lactococcus lactis, Pseudomonas sp, Botrytis cinerea, Sporotrichum dimorphosphorum, Trichoderma reesei, Trichoderma harzianium, Trichoderma artroviride, Rhodococcus erythropolis, Phanerochaete chrysosporium, Saccharomyces cerevisiae, et leurs combinaisons. En effet, ces différents microorganismes possèdent de bonnes propriétés d’épuration des eaux usées en dégradant la matière organique et/ou en diminuant la pollution de certains composés chimiques.
De manière préférée, y compris pour la dégradation des PFAS, le microorganisme 1.4 est une souche non pathogène de Pseudomonas fluorescens et/ou de Pseudomonas putida et/ou Trichoderma harzianium et/ou de Rhodococcus. De manière avantageuse, le microorganisme 1.4 est choisi dans le groupe constitué de Lactobacillus helveticus et/ou de Lactococcus lactis.
Avantageusement, le ou les microorganismes 1.4 de la composition est (sont) choisi(s) en fonction de la nature de la pollution à traiter dans les eaux usées et/ou dans les boues des égouts. En effet, les inventeurs ont découvert que la composition selon l’invention comprenant préférentiellement Pseudomonas Putida et Acinetobacter sp est adaptée à la dégradation de composés halogénés dans les eaux usées et/ou dans les boues d’égouts. Ils ont également découvert qu’une composition selon l’invention comprenant préférentiellement (i) Pseudomonas putida est adaptée à la dégradation des crésols et phénols, (ii) Lactobacillus helveticus et Lactococcus lactis sont adaptées à la dégradation des graisses animales et végétales, (iii) Bacillus licheniformis est adaptée à la dégradation des tensio-actifs, (iv) Botrytis cinerea, Sporotrichum dimorphosphorum, Trichoderma reesei et Phanerochaete chrysosporium sont adaptées à la dégradation de la lignine et de la cellulose, (v) Alcaligenes sp et Pseudomonas sp sont adaptées à la dégradation de composés orga no-chlorés, (vi) Alcaligenes sp, Arthrobactersp, et Trichoderma harzianiuml sont adaptées à la dégradation de composés organo-polychlorés, (vii) Pseudomonas putida et Pseudomonas fluorescens sont adaptées à la dégradation de graisses végétales et d’hydrocarbures.
De préférence, ledit un ou plusieurs aluminosilicate 1.3 fait partie des aluminosilicates tétraédriques (tectosilicates) et possiblement en outre des phyllosilicates. Comme illustré à la figure I B, de préférence un groupe d’aluminosilicate comprenant des zéolites 1 .31 , (ex. de la phillipsite et/ou de la chabazite) et/ou des feldspaths 1 .32 (ex. de la sanidine). Des micas 1 .33, de la bentonite 1 .34 et/ou des smectites 1 .35 peuvent également être incorporés, de préférence en quantités plus faibles. Ces différents aluminosilicates présentent une structure mésoporeuse permettant une surface de contact optimale avec le milieu pollué favorisant de la sorte l’adsorption des micropolluants, dont les métaux lourds. De préférence, l'assemblage 1.1 selon la présente invention comprend plus de 20% d’aluminosilicates tétraédriques (poids des aluminosilicates tétraédriques poids total des particules) et/ou au maximum 10% de smectites 1.35 et/ou de bentonite 1.34 (poids de smectites et de bentonite :poids total des particules), par exemple entre 1 et 10% de smectites 1.35 et/ou de bentonite 1.34 (poids de smectites et de bentonite poids total des particules).
Avantageusement, la structure mésoporeuse de l’aluminosilicate fournit un micro-environnement permettant la survie et le développement des microorganismes présents dans la composition selon l’invention. De plus, chaque aluminosilicate présente une capacité d’adsorption de métaux lourds spécifiques. En effet, ceux-ci présentent une structure poreuse où certains atomes de silicium des tétraèdres de SiCù sont substitués par des atomes d’aluminium. En raison de ces substitutions, un aluminosilicate possède une charge négative. Plus le rapport Silicium/Aluminium (Si/AI) est faible, plus l’aluminosilicate a une capacité d’échange cationique élevée, et donc plus elle a un potentiel pour capter les métaux lourds. Ceci s’applique aux aluminosilicates tétraédriques, tels que les zéolites, mais également aux phyllosilicates, tels que la smectite. Cependant, la smectite ou d’autres aluminosilicates dits ‘gonflants’ sont d’un usage délicat : ils sont préférés pour leur (plus grande) capacité à fixer des métaux lourds mais, trop abondants, ils obstrueraient la porosité interne de l’assemblage de la présente invention.
De plus, chaque aluminosilicate présente une structure spécifique plus ou moins poreuse. Plus le cation métallique, le métal lourd, à capter est petit plus il pourra se mouvoir dans la structure de l’aluminosilicate et plus facilement il pourra être adsorbé par cet aluminosilicate. En fonction de la nature de l’aluminosilicate, certains métaux lourds sont donc préférentiellement captés.
De manière avantageuse, l’assemblage 1.1 selon la présente invention comprend en outre un ou plusieurs oligo-éléments (non représenté à la figure 1 ) (lorsque la composition comprend des microorganismes 1.4). De préférence, ledit un ou plusieurs oligo-éléments fait partie d’un groupe d’oligoéléments comprenant du sulfate de magnésium, du sulfate de fer, du sulfate de manganèse, de l’hydrogénophosphate disodique, du sulfate d’ammonium, du sulfate de zinc, du chlorure ferrique, du sulfate de calcium, du sulfate de potassium, du sulfate de cuivre, du chlorure de sodium, et leurs combinaisons. Ces oligo-éléments sont avantageux pour stimuler la croissance des microorganismes qui seraient présents dans la composition de l’invention. De préférence ces microorganismes sont adhérés à des aluminosilicates tétraédriques, et la teneur en oligo-éléments varie de 5% à 50% en poids : poids de la somme des oligo-éléments : poids de l’aluminosilicate tétraédrique. Les bactéries, quant à elles, favorisent la biodégradation de molécules organiques contenant des métaux lourds, ce qui a pour conséquence de libérer ces métaux lourds. Les métaux lourds libérés seront ensuite piégés dans la porosité de l’aluminosilicate. Il existe donc une synergie avantageuse entre l’aluminosilicate et les microorganismes de la composition de l’assemblage suivant la présente invention pour absorber des métaux lourds.
Préférentiellement, les particules 1.3 de un ou plusieurs aluminosilicate mésoporeux et les particules additionnelles 1.5 présentent une granulométrie moyenne comprise entre 0,5 mm et 6 mm, préférentiellement entre 1 mm et 4 mm, et une taille minimale desdites particules égale ou supérieure à 30 m, de préférence à 50 m, de manière plus préférée à 150 pm, de manière favorable à 200 pm. En effet, un assemblage 1.1 selon la présente invention comprenant une composition comprenant des particules 1.3 de un ou plusieurs aluminosilicate mésoporeux et des particules additionnels 1 .5 ayant cette granulométrie déterminée permet d’avoir des particules dont la taille est suffisamment grande pour ne pas sortir de l’assemblage par le maillage de la une ou plusieurs membranes 1.2 et dont la taille est également suffisamment petite pour avoir un rapport surface/volume adapté favorisant les échanges avec le milieu pollué.
De préférence, le volume fermé est un volume compris entre 0,1 L et 5000 L, préférentiellement entre 1 L et 1000L, plus préférentiellement entre 10L et 500L. En effet, un assemblage 1.1 selon la présente invention ayant un tel volume fermé sera suffisamment grand pour pouvoir adsorber une grande quantité de micropolluants et/ou sera suffisamment grand pour contenir une quantité de microorganismes permettant de réaliser une épuration biologique du milieu pollué. D’autre part, ce volume fermé est suffisamment petit pour pouvoir être transporté, récupéré et/ou manipulé facilement tout en minimisant les risques de déchirure de la ou des membranes. La figure 2 montre une représentation schématique des différentes étapes du procédé pour la dépollution d’un milieu aquatique et/ou des eaux usées selon la présente invention. Dans une première étape du procédé pour la dépollution d’un milieu aquatique, étape 2.1 à la figure 2, on détermine la nature et/ou la quantité de polluants présents dans le milieu aquatique. On détermine ensuite, à l’étape 2.2, la nature et la quantité dudit un ou plusieurs aluminosilicate 1.3 de la composition à placer dans l’assemblage 1.1 selon l’invention en fonction la nature et/ou de la quantité de polluants présents dans le milieu aquatique. Préférentiellement, les polluants à traiter sont choisis parmi un groupe constitué de métaux lourds y compris des métaux lourds formant une liaison chimique avec une molécule organique, d’hydrocarbure, d’huile, de molécules organiques halogénées, de produits chimiques, de déchets organiques, et leurs combinaisons. Préférentiellement, les métaux lourds sont compris dans le groupe comprenant l’antimoine, l’arsenic, le cadmium, le chrome, le cuivre, le plomb, le mercure, le nickel, le sélénium, le tellure, le thallium, l’étain, et leurs combinaisons.
De manière préférée, lorsque la pollution comporte des hydrocarbures, on incorpore un ou plusieurs microorganismes 1.4 et/ou les particules additionnelles 1.5 dans la composition de l’assemblage 1.1 selon la présente invention de manière à dégrader les hydrocarbures par les microorganismes de la composition et/ou à capter ces hydrocarbures par les particules additionnelles 1 .5. De préférence, lorsque le polluant comprend des hydrocarbures ou des PFAS, l’assemblage 1.1 comprend une souche non pathogène de Pseudomonas fluorescens et/ou de Pseudomonas putida et/ou de Trichoderma harzianum et/ou de Rhodococcus (erythropolis) . De manière avantageuse, lorsque le polluant comprend des hydrocarbures l’assemblage 1.1 comprend (outre les éventuelles souches non pathogènes Pseudomonas fluorescens et/ou de de Pseudomonas putida) des cheveux, des poils, du talc, de la pierre ponce, des copeaux (de bois), du calcaire et les mélanges de ceux-ci.
On détermine ensuite, étape 2.3, un ou plusieurs points de placement de un ou plusieurs assemblage dans le milieu aquatique. De préférence, ce ou ces points de placement de un ou plusieurs assemblage est localisé sur le fond et/ou en surface et/ou dans les sédiments du milieu aquatique. On place ensuite, étape 2.4, une première série desdits un ou plusieurs assemblage auxdits un ou plusieurs points de placement. Chaque assemblage 1.1 de la première série desdits un ou plusieurs assemblage comprend une composition substantiellement identique ou une composition différente. Alternativement, au moins un assemblage de la première série desdits un ou plusieurs assemblage comprend une composition différente par rapport à la composition d’au moins un assemblage des autres assemblages de la première série desdits un ou plusieurs assemblage.
Avantageusement, l’assemblage 1.1 destiné à être inséré dans les sédiments du milieu aquatique comprend une membrane métallique. Avantageusement, on insère en outre une ou plusieurs électrodes dans les sédiments du milieu aquatique à une distance prédéterminée desdits un ou plusieurs assemblage, lesdites électrodes générant un courant électrique favorisant une mobilisation des métaux lourds des sédiments.
Alternativement, ou en outre, ces électrodes insérées sont utiles pour la dégradation des composés PFAS (fluoroalkyles ; Per- et PolyFluoroAlkyles), en synergie avec les microorganismes (ex. Pseudomonas fluorescens et/ou Pseudomonas putida et/ou Trichoderma harzianium et/ou de Rhodococcus (erythropolis) .
Lorsque l’objectif comprend de dégrader les PFAS (avantageusement en plus de la mobilisation des métaux lourds), de préférence, le courant généré a une différence de potentiel comprise entre 2,5 et 5 V.
De préférence, également (ou en plus), la polarité des électrodes est inversée périodiquement.
Ainsi, de préférence, le courant électrique est un courant continu appliqué de manière cyclique, chaque cycle comprenant une application du courant continu pendant un premier temps prédéterminé, puis stoppé pendant un second temps prédéterminé, puis appliqué pendant un temps prédéterminé plus court que le (ou au maximum égal au) premier temps prédéterminé et à une polarité inversée, puis stoppé pendant le second temps prédéterminé. Un cycle avantageux d’inversion de polarité comprend par exemple l’application d’un courant positif pendant 1 à 50 x milli secondes, suivi d’un arrêt pendant quelques millisecondes, suivi d’un courant négatif pendant x millisecondes, suivi d’un second arrêt, avant reprise du cycle suivant.
Des temps de courant positif de 30 à 500 ms et négatif de 10 à 50 millisecondes (par exemple le x ci-dessus serait de 3 ou de 10) sont avantageux.
De même des temps d’arrêt compris entre 1 et 10 millisecondes ont été testés avec succès.
Si les sédiments ne sont pas marins (et/ou si la teneur en NaCI est suffisamment faible), une électrode avantageuse est en titane.
Une électrode préférée est perméable à l’eau et aux molécules qui y sont dissoutes.
Une absorption (étape 2.5) d’une quantité de polluants par la composition desdits un ou plusieurs assemblage est réalisée.
Préférentiellement, on collecte ensuite, étape 2.6, au moins un desdits un ou plusieurs assemblage après une période de temps prédéterminée, ledit au moins un desdits un ou plusieurs assemblage ayant absorbé une quantité de polluants. Avantageusement, la période de temps prédéterminée est comprise entre 5 jours et 500 jours, préférentiellement entre 10 jours et 200 jours, plus préférentiellement entre 20 jours et 100 jours, de manière favorable de 50 jours. Cette période de temps prédéterminée permet à l’assemblage de rester suffisamment longtemps dans le milieu aquatique pour absorber une quantité importante de polluants tout en évitant à l’assemblage de rester trop longtemps dans le milieu pollué, ce qui augmenterait le risque d’usure et de déchirure de la ou des membranes de l’assemblage. Préférentiellement, la période de temps prédéterminée est calculée en fonction de la saturation de la composition de l’assemblage en micropolluants contenus dans le milieu aquatique et/ou dans les eaux usées à dépolluer : dans certains cas, pour des raisons d’économies, il est préféré de ne retirer que les assemblages saturés ; dans d’autres cas, lorsque la rapidité de la dépollution est prioritaire, les assemblages sont retirés, et remplacés, avant qu’ils ne soient saturés.
Avantageusement, après la collecte du ou des assemblages ayant absorbé une quantité de polluants, on réalise au moins une étape de post-traitement dudit au moins un desdits un ou plusieurs assemblage ayant absorbé une quantité de polluants. Cette étape de post-traitement permet d’éliminer le ou les polluants absorbé par la composition du ou des assemblages. Avantageusement, la ou les étapes de post-traitement comprend (i) un placement dudit au moins un desdits un ou plusieurs assemblage ayant absorbé une quantité de polluants dans un bain acide de manière à libérer les métaux lourds absorbés par le ou les assemblages, et/ou (ii) une étape d’électrolyse, et/ou (iii) une étape de complexation, et/ou (iv) une étape de filtration, et ce de manière à libérer les métaux lourds absorbés dans la composition de l’assemblage selon la présente invention. Ces métaux lourds plutôt que de polluer l’environnement, sont donc recyclés et réutilisables.
Avantageusement, après la ou les étapes de post-traitement du ou des assemblages ayant absorbé une quantité de polluants, la composition du ou des assemblages peut être revalorisée dans différents types d’applications comme par exemple un épandage sur une zone agricole.
Avantageusement, le charbon actif de la composition de l’assemblage selon la présente invention qui est chargé en métaux lourds, ayant absorbé des métaux lourds, obtenu par le procédé selon la présente invention est revalorisé par une ou plusieurs étapes de post-traitement décrite ci-avant.
Lorsque les polluants sont des hydrocarbures et que l’assemblage comprend Pseudomonas fluorescens et/ou Pseudomonas putida et/ou Trichoderma harzianium et/ou de Rhodococcus ainsi que un ou plusieurs composés parmi le talc, la pierre ponce, les cheveux, les poils, le calcaire et/ou les copeaux (de bois), ces composés ayant la propriété de retenir les hydrocarbures, le post-traitement est un stockage en un endroit adapté, de manière à obtenir la dégradation biologique des hydrocarbures absorbés au niveau de l’assemblage. Avantageusement, ce ou ces assemblages étant débarrassé du ou des polluants absorbés peuvent être revalorisé et être à nouveau placé à un ou plusieurs points de placement dans un milieu aquatique et/ou dans un système d’assainissement des eaux usées de manière à réaliser une nouvelle capture de polluants. De manière préférée, après la collecte du ou des assemblage auxdits un ou plusieurs points de placement, on place une deuxième série desdits un ou plusieurs assemblage auxdits un ou plusieurs points de placement de manière à poursuivre la dépollution du milieu aquatique. De manière préférée, le ou les assemblages de la deuxième série desdits un ou plusieurs assemblage est/sont le/les même(s) assemblage(s) que le ou les assemblages de la première série desdits un ou plusieurs assemblage. En effet, il est avantageux de pouvoir récupérer le ou les assemblage de la première série desdits un ou plusieurs assemblages qui est/sont débarrassé(s) des micropolluants de manière à pouvoir ré-utiliser ce ou ces assemblages dans le milieu aquatique ou dans les eaux usées à dépolluer.
La présente invention se rapporte également à l’utilisation d’un assemblage suivant la présente invention pour absorber les métaux lourds d’un milieu aquatique et/ou pour diminuer la charge en hydrocarbures d’un milieu aquatique.
La présente invention se rapporte aussi à l’utilisation d’un assemblage suivant la présente invention pour capter les métaux lourds présents dans les eaux usées d’un système d’assainissement et/ou pour diminuer la charge en hydrocarbures présents dans les eaux usées d’un système d’assainissement.
La présente invention se rapporte également à l’utilisation d’un assemblage suivant la présente invention pour diminuer la quantité de matière organique d’un milieu aquatique.
La présente invention se rapporte également à l’utilisation d’un assemblage suivant la présente invention pour diminuer la quantité de composés halogénés et/ou de crésols et/ou de phénols et/ou de graisses animales et végétales, et/ou de tensio-actifs, et/ou de composés à base de lignine et de cellulose, et/ou de composés orgo no-chlorés, , et/ou de composés orgo no-fluorés et/ou de composés cyonurés et/ou des polluants biologiques présents dans un milieu aquatique et/ou dans les eaux usées d’un système d’assainissement.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront dérivés de la description suivante non limitative, et en faisant référence aux dessins et aux exemples.
Exemples. -
Exemple 1.- Assemblage 1.1 selon la présente invention sans particules additionnelles 1 .5, sans microorganismes 1 .4.
Les inventeurs ont développé un assemblage 1.1 ayant un volume fermé de 50 L comprenant une composition, ayant un volume total immergé de 50 L, la composition comprenant plus de 90% (poids d’aluminosilicate : poids de la composition) de particules d’aluminosilicate mésoporeux et macroporeux 1 .3. Cet aluminosilicate est constitué à plus de 20% de chabazite 1 .31 (poids de chabazite : poids d’aluminosilicate). La granulométrie moyenne des particules de la composition est comprise entre 300 et 800 pm. Le volume fermé est délimité par une membrane 1.2 qui est un géotextile (géotube) en polypropylène (TenCate) ayant un maillage dont le diamètre moyen est de 150 pm et aucun pore de taille supérieure à 250 pm. La membrane 1 .2 possède une épaisseur d’au moins 1 mm permettant de supporter la masse de l’assemblage 1.1.
Exemple 2.- Assemblage 1.1 selon la présente invention sans particules additionnelles 1 .5, avec microorganismes 1 .4.
Les inventeurs ont développé un assemblage 1.1 ayant un volume fermé de 50 L comprenant une composition, ayant un volume total immergé de 50 L, la composition comprenant plus de 60% (poids d’aluminosilicate : poids de la composition) de particules d’aluminosilicate tétraédrique mésoporeux et macroporeux 1 .3. Cet aluminosilicate est constitué à plus de 20% de chabazite 1 .31 (poids de chabazite : poids d’aluminosilicate). La granulométrie moyenne des particules de la composition est comprise entre 300 et 800 m. Le volume fermé est délimité par une membrane 1 .2 identique à celle de l’Exemple 1 .
Pour 1 kg au total de la composition, les aluminosilicates sont mélangés avec des oligo-éléments dans les proportions indiquées au tableau 1 en considérant une quantité totale de 1 kg. Une quantité de 10A10 microorganismes comprenant 20-60% de Bacillus subtilis, 2-25% pseudomonas Putida et une quantité de 1 g de base carbonée métabolisable par les microorganismes (source d'énergie et d’acides aminés) sont ajoutées à ce premier mélange. Ce premier mélange est ensuite séché et incorporé dans la membrane 1.2 de manière à former l’assemblage 1.1 ayant un volume fermé de 50 L (voir exemple 1 ) .
Tableau 1 : Proportion d’aluminosilicate et d’oligo-éléments présents dans le premier mélange selon la présente invention
Figure imgf000022_0001
Exemple 3.- Assemblage 1.1 selon la présente invention avec particules additionnelles 1 .5, sans microorganismes 1 .4.
Les inventeurs ont développé un assemblage 1.1 ayant un volume fermé de 50 L comprenant une composition, ayant un volume total immergé de 50 L, la composition comprenant 50% (poids d’aluminosilicate : poids de la composition) de particules d’aluminosilicate mésoporeux et macroporeux 1.3. Cet aluminosilicate est constitué à plus de 20% de chabazite 1.31 (poids de chabazite : poids d’aluminosilicate). La composition comprend également 20% de particules de roche calcaire 1 .51 (poids des particules de roche calcaire : poids de la composition) et 20% de particules de charbon actif 1.52 (poids charbon actif : poids de la composition). La granulométrie moyenne des particules de la composition est comprise entre 300 et 800 m. Le volume fermé est délimité par une membrane 1 .2 identique à celle des exemples 1 et 2.
Exemple 4.- Assemblage 1.1 selon la présente invention avec particules additionnelles 1 .5, avec microorganismes 1 .4.
Les inventeurs ont développé un assemblage 1.1 ayant un volume fermé de 50 L comprenant une composition, ayant un volume total immergé de 50 L, la composition comprenant 50% (poids d’aluminosilicate : poids de la composition) de particules d’aluminosilicate mésoporeux et macroporeux 1.3. Cet aluminosilicate est constitué à plus de 20% de chabazite 1.31 (poids de chabazite : poids d’aluminosilicate). La composition comprend également 20% de particules de roche calcaire 1 .51 (poids des particules de roche calcaire : poids de la composition) et 20% de particules de charbon actif 1.52 (poids charbon actif : poids de la composition). La granulométrie moyenne des particules de la composition est comprise entre 300 et 800 m. Le volume fermé est délimité par une membrane 1 .2 identique à celle des exemples précédents.
Pour réaliser cette composition, les aluminosilicates 1.3 sont mélangés avec des oligo-éléments dans les proportions indiquées au tableau 1 en considérant une quantité totale de 1 kg (premier mélange). Une quantité de 10A 10 microorganismes 1.4 comprenant 20-60% de Bacillus subtilis, 2-25% pseudomonas putida et une quantité de 1 g de base carbonée métabolisable par les microorganismes (source d'énergie et d’acides aminés) sont ajoutées à ce premier mélange. Ce premier mélange (1 kg) est ensuite séché et mélangé à approximativement 4 kg de particules de roche calcaire 1.51 et 1 ,35 kg de particules de charbon actifs 1 .52 pour former un deuxième mélange. 50L de ce deuxième mélange (volume immergé de ce deuxième mélange) est ensuite incorporé dans le volume délimité par la membrane 1.2 de manière à former l’assemblage 1.1 ayant un volume fermé de 50 L (voir exemple 1 ).
Exemple 5.- Tests de capacité d’adsorption de la Masse, du Métir ou un mélange Métir/Bentonite pour capter du cadmium et du plomb.
Les inventeurs ont effectué des tests d’adsorption de plomb et de cadmium sur des colonnes de filtration pour tester les capacités d’adsorption du plomb et du cadmium de 3 compositions comprenant différents types de matériaux comprenant des aluminosilicates : composition 1 (Masse comprenant des zéolites 1.31 (dont la chabazite et la phillipsite) et des fedspaths 1.32 (sanidine)), composition 2 (Métir comprenant des feldspaths 1.32 et des phillosilicates), composition 3 (mélange Métir/Bentonite 1.34).
Le Métir est une composition provenant des terrils en Belgique et qui comprend des aluminosilicates. Le Métir possède une masse volumique apparente de 1 ,305 g/cm3 et sa teneur en eau est d’environ 0,04% après 72 heures à 60°C. Le Métir possède une conductivité hydraulique Ksat = 8,8 x 10~4 m/s. La Masse est une composition comprenant des tectosilicates. La Masse comprend aussi de la calcite, du sulfate de calcium, du sulfate de cuivre. La Masse possède une conductivité hydraulique moyenne Ksat = 4,5 x 10-5 m/s. La Masse possède une masse volumique apparente de 0,953 g/cm3 et une teneur en eau de 7,130% après 72h à 60°C.
Pour réaliser ces tests d’adsorption, des solutions ayant chacune un volume de 1 ,8 L au total comprenant une concentration initiale comprise entre 300 et 500 mg/L de cadmium ou de plomb sont utilisées. Chaque colonne comprend un volume de 50 ml de la composition 1 , 2 ou 3 pour former le filtre. La composition 3 est un mélange de 40 ml de Métir et de 10 ml de bentonite. Chaque colonne de filtration a un diamètre de 3 cm et une hauteur de 30 cm. La hauteur du filtre est d’environ 7 cm. La solution initiale passe au travers de la colonne par un flux ascendant à un débit de 5 ml/min. Les inventeurs ont remarqué qu’un flux ascendant permet de diminuer les chutes de pression et les flux préférentiels augmentant l’efficacité du filtre. Le temps de contact de la solution avec le filtre est de 10 minutes.
La concentration initiale et la concentration finale des solutions en cadmium et en plomb sont mesurées par spectrophotométrie.
Le tableau 2 ci-dessous reprend les concentrations initiales en cadmium et en plomb de chaque solution appliquée à chaque colonne.
Tableau 2 : identification de chaque solution, de leur concentration initiale en plomb ou en cadmium, et de la composition de chaque filtre
Figure imgf000025_0001
Le tableau 2 indique donc que la solution SI ayant une concentration initiale en cadmium de 483,3 mg/L est passée (par un flux ascendant) au travers d’une colonne ayant un filtre composé de la composition 1 (50 ml de Masse). La solution S2 ayant une concentration initiale en plomb de 385,0 mg/L est passée (par un flux ascendant) au travers d’une colonne ayant un filtre composé de la composition 1 (50 ml de Masse). La solution S3 ayant une concentration initiale en cadmium de 481 ,7 mg/L est passée (par un flux ascendant) au travers d’une colonne ayant un filtre composé de la composition 2 (50 ml de Métir). La solution S4 ayant une concentration initiale en plomb de 385,0 mg/L est passée (par un flux ascendant) au travers d’une colonne ayant un filtre composé de la composition 2 (50 ml de Métir). Enfin, la solution S5 ayant une concentration initiale en plomb de 407,5 mg/L est passée (par un flux ascendant) au travers d'une colonne ayant un filtre composé de la composition 3 (40ml de Métir et 10 ml de Bentonite).
La Tableau 3 ci-dessous montre la capacité totale de cadmium et de plomb adsorbés par le filtre ayant un volume de 50 ml de la composition 1, 2, ou 3. La tableau 4 indique, quant à lui, le pourcentage de la quantité de cadmium ou de plomb absorbé par le filtre (composition 1 , 2 ou 3) par rapport à la quantité totale de cadmium ou de plomb entrée dans le filtre.
Tableau 3 : capacité totale de cadmium et de plomb adsorbés par le filtre ayant un volume de 50 ml d’une composition 1 , 2, ou 3
Figure imgf000026_0001
Pour calculer la capacité totale de plomb ou de cadmium adsorbé par le filtre, on calcule le rapport entre la concentration finale (en cadmium ou en plomb) et la concentration initiale (en cadmium ou en plomb) après la passage de différents volumes de solution passés par la colonne. Lorsque ce rapport est égale à 1, cela signifie que la colonne est saturée en cadmium ou en plomb et qu’elle n’adsorbe plus de cadmium ou de plomb. En calculant le volume de la solution passé par la colonne nécessaire pour atteindre un rapport de 1 et en sachant la concentration initiale en métal lourd de la solution, on peut déterminer la quantité de métal lourd retenu dans la colonne.
Le tableau 3 indique que la Masse permet d'adsorber une quantité beaucoup plus grande de cadmium et de plomb que le Métir ; l’ajout d’un peu de bentonite au Métir permet une bien meilleure fixation de métaux lourds.
Tableau 4 : pourcentage de la quantité de cadmium ou de plomb absorbé par le filtre (composition 1, 2 ou 3) par rapport à la quantité totale de cadmium ou de plomb entrée dans le filtre
Figure imgf000027_0001
Le Tableau 4 indique que la Masse est très efficace pour adsorber du plomb et du cadmium. Par contre, le Métir est beaucoup moins efficace pour adsorber ces métaux lourds, ce qui est compensé par l’ajout d’une faible quantité de bentonite. Les inventeurs ont même remarqué que la composition Métir/bentonite n’était pas saturée par le plomb, malgré que la totalité du plomb n’a pas été fixée. Certains métaux lourds sont donc plus facilement fixés par un type d’aluminosilicate que par un autre et un test préliminaire de différents aluminosilicates au laboratoire, ou un mélange de particules (plusieurs aluminosilicates ou aluminosilicate avec un ou plusieurs autres composés particulaires) offre une solution encore plus robuste.
Il est bien entendu que la présente invention n’est en aucune façon limitée aux formes de réalisations décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.

Claims

TJ REVENDICATIONS
1. Un Assemblage comprenant une composition comprenant des particules de un ou plusieurs aluminosilicate mésoporeux ou de un ou plusieurs aluminosilicate mésoporeux et macroporeux, ladite composition présentant un volume fermé délimité par une ou plusieurs membrane, ladite composition délimitée par ladite une ou plusieurs membrane formant ledit assemblage, ladite une ou plusieurs membrane étant : (i) poreuse à l’eau et aux micropolluants, (ii) substantiellement imperméable à ladite composition, (iii) définie par une résistance mécanique suffisante pour supporter la masse dudit assemblage.
2. L’assemblage selon la revendication 1 , dans lequel la composition comprend en outre des particules additionnelles choisies dans le groupe constitué de roche calcaire, de cheveux, de poils, de copeaux, de charbons actifs, du talc, de pierre ponce et un mélange de ceux-ci.
3. L’assemblage selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel ladite une ou plusieurs membrane est constituée de un ou plusieurs matériaux choisis dans le groupe constitué de polymères, de métaux, d’alliages métalliques, de fibres naturelles, de fibres chimiques et leurs combinaisons, de préférence en polypropylène.
4. L’assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la membrane est un textile tissé ou non-tissé composé de un ou plusieurs matériau naturel et/ou synthétique.
5. L’assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou les aluminosilicates mésoporeux comprend un aluminosilicate tétraédrique et ledit assemblage comprenant en outre un ou plusieurs microorganismes adhérant dans la porosité dudit aluminosilicate tétraédrique.
6. L’assemblage selon la revendication 5, dans lequel ledit un ou plusieurs microorganismes est choisi dans le groupe constitué de Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Pseudomonas puiida, Pseudomonas fluorescens, Alcaligenes sp, Acinetobacter sp, Arthrobacter sp, Nitrosomonas sp, Nitrobacter sp, Lactobacillus helveticus, Lactococcus lactis, Pseudomonas sp, Botrytis cinerea, Sporotrichum dimorphosphorum, Trichoderma reesei, Trichoderma harzianium, Trichoderma artroviride, Rhodococcus erythropolis, Phanerochaete chrysosporium, Saccharomyces cerevisiae, et leurs combinaisons, de préférence dans lequel le microorganisme est une souche non pathogène de Pseudomonas fluorescens et/ou de Pseudomonas puiida et/ou Trichoderma harzianium et/ou de rhodococcus.
7. L’assemblage selon la revendication 6 dans lequel le microorganisme est choisi dans le groupe constitué de Lactobacillus helveticus et/ou de Lactococcus lactis.
8. L’assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit un ou plusieurs aluminosilicate fait partie d’un groupe comprenant des aluminosilicates tétraédriques choisis parmi les zéolites (phillipsite, chabazite) et/ou les feldspaths (sanidine), et/ou des phyllosilicates choisis parmi les micas et la bentonite (smectite), et leurs combinaisons.
9. L’assemblage selon la revendication 8 comprenant plus de 20% d’aluminosilicates tétraédriques (poids des aluminosilicates tétraédriques poids total des particules) et/ou au maximum 10% de smectites et/ou de bentonite (poids de smectites et de bentonite poids total des particules).
10. L’assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdites particules de un ou plusieurs aluminosilicate mésoporeux et lesdites particules additionnelles présentent une granulométrie moyenne comprise entre 0,5 mm et 6 mm, préférentiellement entre 1 mm et 4 mm, et une taille minimale desdites particules égale ou supérieure à 30 m, de préférence à 50 pm, de manière plus préférée à 150 pm, de manière favorable à 200 pm.
11. L’assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite une ou plusieurs membranes présente une résistance à la traction comprise entre 15 kN/m et 300 kN/m.
12. Un procédé pour la dépollution d’un milieu aquatique comprenant les étapes de: on détermine la nature et/ou la quantité de polluants présents dans le milieu aquatique, on détermine la nature et la quantité dudit un ou plusieurs aluminosilicate de ladite composition à placer dans un ou plusieurs assemblage(s) selon l’une quelconque des revendication 1 à 1 1 en fonction la nature et/ou de la quantité de polluants présents dans le milieu aquatique, on détermine un ou plusieurs points de placement desdits un ou plusieurs assemblage(s) dans le milieu aquatique, on place une première série desdits un ou plusieurs assemblage auxdits un ou plusieurs points de placement et on laisse lesdits un ou plusieurs assemblage auxdits un ou plusieurs points de placement, ladite composition adsorbant une quantité de polluants.
13. Le procédé selon la revendication 12, dans lequel les polluants sont choisis parmi un groupe constitué de métaux lourds, d’hydrocarbure, d’huile, de molécules organiques halogénées, de déchets organiques, et leurs combinaisons.
14. Le procédé selon la revendication 12 ou la revendication 13, dans lequel le polluant comprend des hydrocarbures et l’assemblage comprend une souche non pathogène de Pseudomonas fluorescens et/ou de Pseudomonas putida et/ou Trichoderma harzianium et/ou de Rhodococcus.
15. Le procédé selon une quelconque des revendications 12 à 14, dans lequel le polluant comprend des hydrocarbures et l’assemblage comprend des cheveux, des poils, du talc, du calcaire, des copeaux (de bois), de la pierre ponce et les mélanges de ceux-ci.
16. Le procédé selon une quelconque des revendications précédentes 12 à 15, dans lequel un ou plusieurs points de placement de un ou plusieurs assemblage est localisé sur le fond et/ou en surface et/ou dans les sédiments du milieu aquatique.
17. Le procédé selon la revendication 16 dans lequel l’assemblage comprend une membrane métallique et est inséré dans les sédiments du milieu aquatique.
18. Procédé selon la revendication 17, dans lequel on insère une ou plusieurs électrodes dans les sédiments du milieu aquatique à une distance prédéterminée desdits un ou plusieurs assemblage, lesdites électrodes générant un courant électrique favorisant une mobilisation des métaux lourds des sédiments et/ou la dégradation biologique de composés PFAS.
19. Le procédé selon la revendication 18 dans lequel le courant électrique est un courant continu appliqué de manière cyclique, chaque cycle comprenant une application dudit courant continu pendant un premier temps prédéterminé, puis stoppé pendant un second temps prédéterminé, puis appliqué pendant un temps prédéterminé plus court que le premier temps prédéterminé et à une polarité inversée, puis stoppé pendant le second temps prédéterminé.
20. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 12 à 19, dans lequel on collecte au moins un desdits un ou plusieurs assemblage après ladite période de temps prédéterminée, ledit au moins un desdits un ou plusieurs assemblage ayant capté une quantité de polluants.
21. Le procédé selon la revendication 20, dans lequel on réalise une étape de post-traitement dudit au moins un desdits un ou plusieurs assemblage ayant capté une quantité de polluants.
22. Le procédé selon la revendication 20 ou la revendication 21, dans lequel, après la collecte d’au moins un desdits un ou plusieurs assemblage, on place une deuxième série desdits un ou plusieurs assemblage auxdits un ou plusieurs points de placement.
23. Un aluminosilicate particulaire ou un aluminosilicate combiné à des particules additionnelles choisies dans le groupe constitué de roche calcaire, de cheveux, de poils, de copeaux, de charbons actifs, du talc, de pierre ponce et un mélange de ceux-ci, ledit aluminosilicate particulaire ou aluminosilicate combiné à des particules additionnelles étant chargé en métaux lourds obtenu par le procédé selon la revendication 21 .
24. Utilisation d’un assemblage suivant l’une quelconques des revendications 1 à 1 1 pour capter les métaux lourds d’un milieu aquatique et/ou pour diminuer la charge en hydrocarbures et/ou pour diminuer la charge en composés organiques halogénés d’un milieu aquatique.
25. L’utilisation selon la revendication 24, dans laquelle le composé organique halogéné est un PFAS.
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