Université de Tel-Aviv et UHJ (Israël) : nouveau procédé écologique de nettoyage de la pollution industrielle

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Les Prof. Amos Ullmann et Naima Brauner de la Faculté d’ingénierie de l’Université de Tel-Aviv, en collaboration avec le Prof. Zvi Ludmer de la Faculté d’agriculture du campus de Rehovot de l’Université Hébraïque de Jérusalem (UHJ), sont en train de développer un nouveau procédé pour éliminer les polluants organiques persistants et les métaux toxiques des particules polluées. Selon les chercheurs, cette nouvelle méthode pourrait constituer la solution économique et écologique recherchée par de nombreuses industries pour nettoyer les sols, les boues, les sédiments et même l’eau, pollués par leurs activités. La technologie est testée depuis peu avec succès dans un laboratoire pilote sur le campus de Rehovot.

Le nouveau procédé, nommé PTE (Phased Transactions Extraction) se sert d’une combinaison de méthodes pour éliminer et concentrer les substances toxique. Réalisé en deux étapes, il utilise des solvants légèrement chauffés pour extraire les composés organiques, tout en éliminant les métaux lourds à l’aide d’agents dits ‘chélateurs’, de grosses molécules qui se lient aux métaux toxiques et les séparent de leur milieu source. La principale innovation du processus est le chauffage du mélange de solvant organique et des agents de chélation, qui permet à ces substances de mieux pénétrer dans les particules polluées. Une fois la solution refroidie, la séparation s’effectue rapidement et sans former d’émulsion stable. Tous les composants – les polluants et les matériaux qui les séparent – peuvent être recyclés.

Concentrer les agents polluants sur un très petit volume

« Nous avons pu montrer que le processus fonctionne avec efficacité à l’échelle pilote, dans un réacteur d’environ 50 litres« , a déclaré le Prof. Ullmann. « La mise à l’échelle est le principal obstacle lorsqu’un processus passe du laboratoire au marché. Nous sommes maintenant prêts à rechercher un site sur lequel nous pourrons mettre en œuvre le processus à titre d’essai ».

La configuration du laboratoire pilote a également permis aux inventeurs d’ajouter des installations auxiliaires pour développer les processus finaux. « Nous devons recycler les solvants et les agents chélateurs que nous utilisons pour capturer les métaux, pour que le procédé soit rentable », explique-t-il.

Le PTE est conçu pour s’adapter en particulier dans des conditions d’humidité. « Les installations industrielles ont toujours été situées le long de rivières ou à proximité de celles-ci pour faciliter l’accès à l’eau, le transport et l’élimination des eaux usées et des sous-produits industriels. C’est pourquoi il est nécessaire de mettre au point des solutions pour éliminer la pollution provenant de sources humides ». Les chercheurs pensent également pouvoir gérer le traitement de la pollution résultant des usines de traitement des eaux usées industrielles.

« Traiter ou assainir une zone polluée est coûteux », relève le Prof. Ullmann. « Par conséquent, si les autorités n’obligent pas à le faire, ou si le terrain contaminé n’a pas de valeur immobilière, les gens préfèrent ignorer le problème. Cependant, en Israël comme dans de nombreux autres pays du monde, les gouvernements prennent de plus en plus de mesures pour forcer les industries à nettoyer leurs dégâts, car la plupart sont situées à proximité des zones résidentielles. L’approche la plus simple consiste à extraire le sol ou les sédiments contaminés et à les déplacer ailleurs, ce qui revient à de grosses dépenses. Notre méthode permet de concentrer les polluants sur de très petits volumes et il suffit alors de déplacer que ces très petites masses plutôt que toute l’espace souillé », précise-t-il.

Outre les sites industriels très pollués qui font de l’Europe, la Chine et les Etats-Unis des marchés cibles de cette technologie, la réhabilitation des terres constitue un autre domaine potentiel d’application de ce système. Les zones fermées ou interdites en raison de la pollution pourront être nettoyées et transformées en toute sécurité en parcs publics, chantiers de construction ou champs agricoles.

Les chercheurs sont à présent en pourparlers avec une société spécialisée dans le traitement des déchets solides et des sols pollués pour passer du laboratoire à une installation complète.

Publication dans Environmental Engineering Science, Hazardous Materials and Chemical Engineering Journal

Auteur : Sivan Cohen-Wiesenfeld, PhD, Rédac’chef de la newsletter des Amis français de l’Université de Tel Aviv

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The two-step process uses lightly heated solvents to extract organic compounds, while simultaneously removing heavy metals with chelating agents. A new process under development in Israel could provide the economical, earth-friendly solution many industries seek for cleaning up soil, sludge and sediment polluted by their activities.

Phased transaction extraction (PTE) is meant as a new tool to help get rid of industrial pollution both for nonvolatile organic and metal pollutants, especially in wet conditions.

PTE uses a combination of methods to remove and concentrate the substances. All components – both the pollutants and the materials that separate them – can be recycled.

Prof. Amos Ullmann devised the system with fellow Tel Aviv University Faculty of Engineering Prof. Naima Brauner and Prof. Zvi Lodmer of the Faculty of Agriculture at the Hebrew University’s Rehovot campus, and a team of graduate students.

The two-step customizable process uses lightly heated solvents to extract organic compounds, while simultaneously removing heavy metals with one or more chelating agents — large molecules that bond to the toxic metals and separate them from the source medium.

The professors have been testing the technology for a decade and have published their findings in Environmental Engineering Science, Hazardous Materials and Chemical Engineering Journal. A grant from the Israeli Ministry of Science and Technology recently enabled them to build a pilot lab in a former greenhouse on the Rehovot campus.

“Now we can show that what works well at lab scale also works at the same efficiency at pilot scale, in a reactor of about 50 liters,” Ullmann tells ISRAEL21c.

“Scale-up is the main obstacle when taking a process from lab to market. Now we are ready to look for a site where we can implement the process as a trial. We are in discussions with someone ready to invest some money so we can advance.”

The trick is in the heat

The pilot lab setup also allowed the inventors to add ancillary facilities to develop the end processes.

“We have to recycle the solvents and the chelating agents we are using to catch the metals. Without recycling those ingredients it would be too expensive,” Ullmann says.

Solutions for cleaning pollution from wet sources is necessary, he explains, because historically industrial plants have been situated on or near rivers for easy access to water, transportation and disposal of sewage and industrial byproducts.

“Another source of pollution we think we can handle is industrial wastewater treatment plants, when the water coming from the plants contains organic and inorganic pollutants,” he says.

The main innovation in the Israeli researchers’ process is the heating of the mixture of organic solvent and chelating agent, which allows these substances to better penetrate the polluted particles. Once cooled, the separation happens quickly without the formation of a stable emulsion.

Ullmann says PTE is for situations when an existing method isn’t efficient enough.

“The simplest approach is to dig out the contaminated soil or sediment and move it somewhere else, although that is not cheap. We concentrate the pollutants to very small volumes and you then have to move only that very small volume rather than all the dirt,” he points out.

The target markets for PTE and SR-PTE (soil remediation phased transaction extraction) are Europe, China and the United States with their massive polluted industrial sites.

“To handle or remediate a polluted area is quite expensive. If you don’t have a government forcing you to do it, or if the contaminated piece of land is not valuable as real estate, people prefer to ignore the problem,” says Ullmann. “But in Israel and many other countries, governments are taking more measures to force industries to clean up their messes. And most of the industry is close to residential areas.”

In fact, land rehabilitation is one area with great economic potential for the Israeli professors’ system. Areas that were closed or off limits due to pollution can be cleaned up and transformed safely into public parks, building construction sites or agricultural fields.

The four-meter PTE pilot facility is capable of handling several kilograms in a few hours. The area required for a full-size facility including auxiliary services will be in the range of 100 square meters and is based on a single reactor.

The researchers are in advanced talks with a company in Israel dealing with the treatment of solid waste, including polluted land.

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