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Traitements d’effluents réels poly-contaminés par procédés membranaires : application au cas des effluents hospitaliers

par Edith Burgey -

Direction de thèse :

  • Sébastien Déon (sebastien.deon chez univ-fcomte.fr / 03 63 08 25 81)
  • Patrick Fievet (patrick.fievet chez univ-fcomte.fr / 03 81 66 20 32)

Collaboration :

  • Pr. Patrick Dutournié et Dr. Lionel Limousy de l’IS2M (UMR CNRS 7361)
  • Jérôme Coulon et Sabeur Belhadj du CHU de Besançon

Le traitement des effluents poly-contaminés est devenu un enjeu environnemental majeur ces dernières années car les volumes rejetés n’ont cessé d’augmenter, quel que soit le domaine d’activité. De plus, la population mondiale est de plus en plus sensibilisée aux conséquences néfastes sur la santé et l’environnement de contaminants rejeté par les industries et les collectivités. Dans ce contexte, les centres hospitaliers sont confrontés à la présence de résidus médicamenteux (souvent peu concentrés mais en quantité suffisante pour être potentiellement bioactifs) dans leurs rejets. Même si un traitement spécifique n’est généralement pas un impératif à l’heure actuelle, les hôpitaux devront probablement déployé des efforts importants dans les années à venir pour tenter de réduire la pollution aquatique engendrée par leurs effluents. Du fait de leurs activités, les hôpitaux sont notamment amenés à rejeté de nombreuses molécules actives susceptibles d’avoir un impact sur l’environnement, parmi lesquelles on peut mentionner les antibiotiques, anti- inflammatoires, anesthésiques, bêtabloquants, anticancéreux, glucocorticoïdes et autres produits de contrastes.

Il existe de nombreux procédés de traitement d’effluents mais les procédés membranaires ont montré un réel potentiel pour la dépollution de solutions aqueuses. En effet, les technologies membranaires sont particulièrement intéressantes du fait de leur faible consommation énergétique et de leur respect de l’environnement et des solutions traitées, car elles ne nécessitent ni d’ajout d’adjuvants chimiques ni d’élévation de température. Parmi les procédés membranaires, la nanofiltration s’avère être un parfait compromis entre les performances d’abattement des membranes d’osmose inverse et les flux des membranes d’ultrafiltration. Cette dernière permet de retenir les petites molécules telles que les médicaments tout en conservant des flux nécessaires à une potentielle application sur site.
Lors de ce projet, il s’agira dans un premier temps, de sélectionner un nombre limité de molécules cibles représentatives de la pollution des effluents hospitaliers. Cette étape sera réalisée en collaboration avec des pharmaciens du CHU de Besançon afin de déterminer quelles molécules sont susceptibles d’être représentatives des différentes classes thérapeutiques des médicament en fonction des différents services cliniques concernés.
La possibilité de dépolluer par nanofiltration des solutions multi-contaminées par ces molécules cibles sera tout d’abord étudiée sur des solutions synthétiques. Cette étape préliminaire sera réalisée sur l’installation pilote à l’échelle semi-industrielle qui a été acquise par le laboratoire grâce à un financement de la région Franche-Comté. Les résultats obtenus avec les solutions synthétiques nous permettront de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu dans les performances de séparation des différentes espèces et de déterminer les conditions optimales (choix des membranes, débit, pression,…) permettant un abattement maximal des polluants. Ces essais seront réalisés sur des membranes organiques commerciales de nanofiltration et de basse ultrafiltration (bas seuil de coupure) pour lesquelles l’équipe NCM possède une forte expérience. Les connaissances en membranes zéolithes du laboratoire IS2M à Mulhouse permettront également d’étudier, dans un deuxième temps, la possibilité de réaliser le traitement par des membranes céramiques. Ces dernières
présentent l’avantage de pouvoir être utilisées dans des conditions extrêmes et d’apporter également leurs propriétés bactéricides qui pourraient s’avérer intéressantes en vue d’une application en sortie de centre hospitalier.
Enfin, cette campagne menée sur des solutions synthétiques sera prolongée par des essais de filtration de solutions réelles issues des effluents du CHU de Besançon afin d’étudier la possibilité d’adapter ce procédé à un effluent complexe. Une attention particulière sera portée au phénomène de colmatage des membranes qui s’avère être un verrou potentiel pour une telle application.

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