science
Solution durable – Libérer le potentiel caché des eaux usées
Doctorat en génie de l’Université de Toronto. La candidate Sarah Abu-Obaid (ChemE) estime qu’un changement fondamental est en retard dans le secteur de la gestion des eaux usées.
« Nous devons cesser de considérer les eaux usées comme une nuisance pour reconnaître leur potentiel en tant que ressource », dit-elle. « Il peut nous fournir de l’eau, des nutriments, de l’énergie et d’autres choses de valeur qui peuvent être récoltées et utilisées pour passer à une économie circulaire. »
Sous la direction du professeur Ramin Farnod (ChemE), Abu Obeid est l’auteur principal d’une étude récemment publiée dans le Journal of Chemical Engineering. Cette recherche présente une méthode respectueuse de l’environnement pour extraire le phosphate et l’ammonium des eaux usées, tout en permettant la réutilisation future de ces nutriments.
Sa nouvelle méthode utilise des membranes avancées qui incluent des molécules inorganiques pour absorber les phosphates et l’ammonium des eaux usées. En récupérant ces matériaux de manière rentable, le procédé crée une nouvelle source de matériaux que les fabricants d’engrais agricoles peuvent utiliser.
L’eau usée des douches, des toilettes, de la lessive et d’autres sources s’écoule dans les égouts vers les égouts qui mènent aux usines de traitement des eaux usées, où elle est nettoyée afin qu’elle puisse être rejetée en toute sécurité dans la nature sans affecter l’environnement.
Les principaux objectifs du processus d’assainissement comprennent l’élimination des solides, des matières organiques, des agents pathogènes et des nutriments, tels que ceux dérivés des produits ménagers et des excréments, les déchets qui sont expulsés du corps. Parmi ces nutriments figurent le phosphate et l’ammonium, deux ingrédients essentiels des engrais agricoles.
Bien que le phosphore soit essentiel au développement de la vie végétale, une trop grande quantité de ce produit chimique peut provoquer une eutrophisation. Ce processus complexe commence lorsque l’environnement devient riche en nutriments, entraînant une explosion de la croissance des algues. Ces algues nocives épuisent la disponibilité de l’oxygène dans l’eau, créant des « zones mortes » où les organismes aquatiques suffoquent. L’exposition à long terme à l’ammonium peut également être toxique pour la vie aquatique.
Les installations de traitement des eaux usées existantes ont établi des processus pour éliminer les phosphates et l’ammonium pendant le processus de traitement. Normalement, le traitement chimique convertit le phosphate en une forme solide qui se dépose au fond de l’eau, où il est ensuite collecté sous forme de boue et envoyé dans une décharge. L’ammonium est traditionnellement éliminé par bioremédiation, où les bactéries le consomment et le convertissent en nitrate puis en azote gazeux.
«Ce sont deux produits de grande valeur qui sont un composant essentiel des engrais, mais les procédés actuels de traitement des eaux usées traitent ces nutriments comme des déchets», explique Abu Obeid.
« Ma solution consiste à extraire complètement les nutriments de l’eau, afin qu’ils puissent être utilisés comme source de production d’engrais. »
Plusieurs scientifiques ont averti que le taux actuel de consommation de phosphore agricole pourrait entraîner de graves pénuries, ce qui pourrait perturber l’approvisionnement alimentaire à l’échelle mondiale. La nouvelle méthode d’Abu Obeid pourrait aider à augmenter l’approvisionnement en transformant les eaux usées en une source vitale de ces nutriments.
Alors que de nombreuses membranes utilisées pour la filtration de l’eau reposent sur des pores soigneusement conçus pour filtrer les substances cibles de l’eau, l’approche d’Abu Obeid est différente. Sa membrane contient des microparticules d’acaganite et de zéolithe 13X à haute affinité pour l’adsorption de phosphate et d’ammonium.
« Nous ne supprimons pas les choses que nous voulons supprimer en excluant la taille ou en appliquant trop de pression », explique Abu Obeid. « Au lieu de cela, ce sont les molécules à l’intérieur de la membrane qui effectuent l’élimination, et le travail de la membrane est de la maintenir en place. »
Alors que les particules peuvent faire le travail par elles-mêmes, Abu Obeid dit que la difficulté réside dans leur élimination des eaux usées et la peur de leur fuite. L’utilisation d’une membrane pour les immobiliser permet un processus en deux étapes : d’abord, les particules absorbent l’ammonium et le phosphate des eaux usées, puis les membranes sont lavées avec une solution d’hydroxyde de sodium pour restituer les nutriments et reconstituer les particules en même temps. .
Dans l’étude, les membranes ont pu capturer les ions phosphate et ammonium dans des conditions d’écoulement d’eau dynamique, éliminant 84 % de l’ammonium et 100 % du phosphate des eaux usées industrielles – même en présence d’autres ions concurrents.
Bien qu’Abu-Obeid pense que ses expériences ont montré que la méthode a un grand potentiel pour cette application, elle voit la nécessité de poursuivre les études pour étudier les considérations de conception pour l’application à grande échelle de ces systèmes.
« Il s’agit d’une utilisation non conventionnelle de la technologie membranaire, et elle est plus courante dans la filtration de type à exclusion de taille », dit-elle.
« Il peut également être difficile de justifier pourquoi nous utiliserions cette technologie pour récupérer des nutriments qui ne sont pas encore si rares que les chaînes d’approvisionnement actuelles sont menacées. Mais nous pensons que nous pouvons gagner à prendre de l’avance sur le problème et à créer des sources potentielles durables pour l’avenir. .”
D’ici là, Abu Obeid espère que cette nouvelle solution, ainsi que d’autres technologies innovantes pour récupérer les nutriments des eaux usées, pourront obtenir plus de soutien.
« Nous avons besoin de plus d’études techniques, économiques, de stabilité à long terme et empiriques pour prouver l’utilité de cette technologie pour créer un avenir plus durable pour la gestion des eaux usées », dit-elle.
Référence : « Membranes d’adsorption pour la récupération des nutriments à partir des eaux usées : une nouvelle solution aux défis de la purification de l’eau » par Sara Abu-Obeid, Shahram Tab, Mohtada Sadrzadeh et Ramin R. Journal de génie chimique.
DOI : 10.1016/j.cej.2023.143057
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Le chef de l’Agence spatiale américaine veut parler avec la Chine des débris spatiaux
29 août 2024
Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.
Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.
« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »
L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.
Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.
« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.
Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.
Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.
« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »
Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.
« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »
En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.
« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.
science
À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides
Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.
Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».
Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.
Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.
Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg
Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694
Astrobiologie
science
La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.
La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.
après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.
Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.
La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.
« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.
« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.
Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.
L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.
L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.
« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »
Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.
Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.
« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »
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