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Solution durable – Libérer le potentiel caché des eaux usées

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Solution durable – Libérer le potentiel caché des eaux usées

Les chercheurs ont mis au point une méthode pour extraire et récupérer des nutriments précieux tels que le phosphate et l’ammonium des eaux usées à l’aide d’une membrane spécialement conçue contenant des molécules inorganiques. La recherche, qui positionne les eaux usées comme une ressource plutôt qu’un irritant, peut contribuer à une économie circulaire en fournissant les matériaux nécessaires à la production d’engrais agricoles et en atténuant les pénuries imminentes de ces nutriments qui pourraient menacer l’approvisionnement alimentaire mondial.

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.

Sarah Abou Obeïd

Sara Abu Obeid (doctorante en biochimie) a conçu une nouvelle solution qui utilise des membranes avec des molécules inorganiques pour récupérer les nutriments précieux des eaux usées. 1 crédit

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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« La danse cosmique du feu et de la glace »

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« La danse cosmique du feu et de la glace »

Le système stellaire est situé à 3 400 années-lumière.

Vendredi, l’Agence spatiale européenne (ESA) a publié une image étonnante d’un mystérieux système stellaire. L’étoile est située à 3 400 années-lumière dans la constellation du Sagittaire et se compose d’une géante rouge et de sa compagne naine blanche. L’Agence spatiale européenne l’a qualifié de « danse cosmique de glace et de feu », notant qu’elle devient de plus en plus chaude et faible.

Selon l’Agence spatiale européenne, ces étoiles mystérieuses ont surpris les astronomes avec une « éruption semblable à une nova » en 1975, augmentant leur luminosité d’environ 250 fois.

« C’est l’histoire de deux étoiles : une géante rouge fait généreusement don de matière à sa compagne naine blanche, créant ainsi un spectacle éblouissant. Du brouillard rouge ? Ce sont les vents forts de la géante rouge ! ️Mais Mira HM Sge est un véritable mystère. En 1975, les astronomes ont été surpris par une explosion semblable à une nova, mais contrairement à la plupart des novae, elle n’a pas disparu. Depuis, il fait plus chaud mais plus faible ! », lit-on dans la légende du message. Le message comprend quatre images qui, ensemble, constituent l’image complète du système stellaire symbiote.

Voir les photos ici :

Les astronomes ont utilisé de nouvelles données de Hubble et du SOFIA (Observatoire stratosphérique pour l’astronomie infrarouge) de la NASA, ainsi que des données d’archives d’autres missions, pour revisiter le système stellaire binaire.

« Grâce à Hubble et au télescope SOFIA, à la retraite, nous avons résolu l’énigme ensemble. Les données ultraviolettes de Hubble révèlent des températures torrides autour de la naine blanche, tandis que SOFIA a détecté de l’eau s’écoulant à des vitesses incroyables, indiquant la présence d’un disque de matière en rotation.

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Entre avril et septembre 1975, la luminosité du système binaire HM Sagittae a été multipliée par 250. Récemment, des observations montrent que le système est devenu plus chaud, mais paradoxalement s’est légèrement atténué.

En réponse à l’image, un utilisateur a écrit : « C’est vraiment incroyable la danse des échanges matériels entre la géante rouge et la naine blanche. »

Un autre a commenté : « C’est tellement beau et mystérieux, j’adore ça. » Un troisième a déclaré : « Superbes clichés ».

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« Danse cosmique du feu et de la glace » : l’ESA partage des images époustouflantes du « mystérieux » système stellaire

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« Danse cosmique du feu et de la glace » : l’ESA partage des images époustouflantes du « mystérieux » système stellaire

L’Agence spatiale européenne a laissé les internautes impressionnés après avoir partagé vendredi un aperçu du « mystérieux » système stellaire Mira HM Sge. L’étoile symbiotique est située à 3 400 années-lumière dans la constellation du Sagittaire et se compose d’une géante rouge et de sa compagne naine blanche. L’Agence spatiale européenne l’a qualifié de « danse cosmique du feu et de la glace », alors que l’étoile devenait de plus en plus chaude et plus sombre.

« La matière saigne de la géante rouge et tombe sur la naine, la rendant extrêmement brillante. Ce système a éclaté pour la première fois sous forme de nova en 1975. La brume rouge témoigne des vents stellaires. Son profil sur le site Web de la NASA indique que la nébuleuse est d’environ un quart de celle-ci. une année optique.

Le pont gazeux reliant actuellement l’étoile géante à la naine blanche devrait s’étendre sur environ 3,2 milliards de kilomètres.

Selon l’Agence spatiale européenne, ces étoiles mystérieuses ont surpris les astronomes avec une « explosion semblable à une nova » en 1975, augmentant leur luminosité d’environ 250 fois. Cependant, contrairement à la plupart des novae, elle ne s’est pas éteinte au cours des décennies suivantes. Des observations récentes suggèrent que le système est devenu plus chaud, mais qu’il s’est paradoxalement légèrement atténué.

« Grâce à Hubble et au télescope SOFIA, à la retraite, nous avons résolu l’énigme ensemble. Les données ultraviolettes de Hubble révèlent des températures torrides autour de la naine blanche, tandis que SOFIA a détecté de l’eau s’écoulant à des vitesses incroyables, suggérant… « Il y a un disque de matière en rotation. « .

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Les données UV de Hubble indiquent que la température estimée de la naine blanche et du disque d’accrétion est passée de moins de 220 000 degrés Celsius en 1989 à plus de 250 000 degrés Celsius.

L’équipe de la NASA a également utilisé le télescope volant SOFIA, aujourd’hui retiré, pour détecter l’eau, les gaz et la poussière circulant dans et autour du système. Les données spectroscopiques infrarouges montrent que l’étoile géante, qui produit de grandes quantités de poussière, a retrouvé son comportement normal deux ans seulement après l’explosion, mais qu’elle est devenue plus faible ces dernières années. SOFIA a aidé les astronomes à voir l’eau se déplacer à environ 28 kilomètres par seconde, ce qui, selon eux, est la vitesse du disque d’accrétion sifflant autour de la naine blanche.

(Avec la contribution des agences)

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Trois lancements de missiles spéciaux à surveiller

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Trois lancements de missiles spéciaux à surveiller

Avez-vous vu le lancement du Starship de SpaceX plus tôt ce mois-ci ? Si cela a aiguisé votre appétit pour des lancements de fusées plus avancés, alors vous avez de la chance car cet été verra trois autres lancements de grande envergure.

Attendez-vous à une rare sortie de la fusée Falcon Heavy de SpaceX, au lancement de la première nouvelle fusée et à une tentative d’envoyer des astronautes plus loin dans l’espace que jamais depuis les missions Apollo de la NASA au début des années 1970.

Voici tout ce que vous devez savoir – et les dates de votre agenda.

Mardi 25 juin : Rare lancement et atterrissage tandem

Mission : SpaceX Falcon Heavy lance le satellite GOES-U de la NOAA.

Où regarder : SpaceX site Web ou Chaîne Youtube.

La dixième fusée SpaceX Falcon Heavy sera lancée aujourd’hui depuis le Kennedy Space Center en Floride, mettant en orbite un satellite météorologique NASA/NOAA GOES-U. GOES-U est unique en ce sens qu’il dispose d’un coronographe qui image mystérieusement l’atmosphère extérieure la plus chaude du Soleil, aidant ainsi les physiciens solaires à prédire avec plus de précision la météo spatiale.

Falcon Heavy est un lanceur lourd partiellement réutilisable, et le point culminant sera de voir ses deux propulseurs atterrir côte à côte sur deux plateformes côte à côte.

La NASA et SpaceX visent une fenêtre de lancement de deux heures qui s’ouvrira à 17 h 16 HNE le mardi 25 juin, mais gardez un œil sur SpaceX se nourrit de X Pour un timing précis.

Mardi 9 juillet : Une nouvelle fusée puissante décolle pour la première fois dans le ciel

Mission : Lancer pour la première fois la nouvelle fusée géante en Europe.

Où regarder : Agence spatiale européenne site Web ou Chaîne Youtube.

L’Agence spatiale européenne a confirmé le premier lancement de la sonde Ariane 6 depuis le port spatial européen en Guyane française.

Le nouveau lanceur lourd européen remplace Ariane 5 et dispose d’un étage supérieur rallumable, qui lui permettra de lancer plusieurs missions sur différentes orbites en un seul vol.

Vendredi 12 juillet : Polaris Dawn atteint 870 milles au-dessus de la Terre

Mission : SpaceX Falcon 9 lancera un équipage commercial de quatre astronautes privés dans l’espace à bord d’une capsule Dragon.

Où regarder : SpaceX site Web ou Chaîne Youtube.

Le programme Polaris est un partenariat avec SpaceX qui verra jusqu’à trois missions de vols spatiaux habités pour démontrer de nouvelles technologies. Elle est dirigée par Jared Isaacman, fondateur de Shift4 Payments, parti dans l’espace en tant que commandant de la mission SpaceX Inspiration4 en septembre 2021.

Cette première mission, « Polaris Dawn », verra le vaisseau spatial Dragon avec quatre astronautes (Isaacman, Scott Poteet, Sarah Gillies et Anna Menon) voler à 870 milles au-dessus de la Terre, le niveau le plus élevé depuis les missions Apollo sur la Lune.

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Récupère mes livres Observation des étoiles en 2024, Programme d’observation des étoiles pour débutants Et Quand aura lieu la prochaine éclipse ?

Je vous souhaite un ciel clair et des yeux écarquillés.

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