(Reportage de Guy Faulconbridge et Mark Trevelyan)
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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.
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 Russie détermine la raison de l’échec de la mission lunaire et attend avec impatience de présenter les missions à venir
Un propulseur de fusée Soyouz-2.1b avec un étage supérieur Fregat et un atterrisseur lunaire Luna-25 décollent de la rampe de lancement du cosmodrome de Vostochny, dans la région extrême-orientale de l’Amour, en Russie, le 11 août 2023. Roscosmos/Centre spatial Vostochny/ Document via Reuters/fichier image Obtention des droits de licence
MOSCOU (Reuters) – La Russie a imputé mardi la collision de son atterrisseur lunaire avec la Lune en août à un dysfonctionnement d’une unité de contrôle à bord d’un vaisseau spatial et a déclaré qu’elle envisageait d’accélérer le calendrier de deux autres missions.
La première mission russe sur la Lune depuis 47 ans s’est soldée par un échec le 19 août avec le crash de la sonde Luna-25, anéantissant les espoirs de Moscou de conquérir l’Inde dans le pôle sud inexploré de la Lune. Un vaisseau spatial indien s’y est posé le 23 août.
La société spatiale nationale Roscosmos a déclaré que l’unité de contrôle avait mal fonctionné parce que le système de propulsion, qui avait explosé une fois et demie plus longtemps que nécessaire alors que le véhicule se précipitait vers la lune, n’était pas éteint.
Cet échec met en évidence le déclin de la puissance spatiale de la Russie depuis les jours glorieux de la guerre froide, lorsque Moscou fut le premier à lancer un satellite en orbite autour de la Terre – Spoutnik 1, en 1957 – et que le cosmonaute soviétique Youri Gagarine devint le premier homme à voyager dans l’espace. En 1961.
Le président de Roscosmos, Yuri Borissov, a déclaré que la commission d’enquête avait terminé d’examiner ce qui n’allait pas et préparait un rapport pour le gouvernement.
Il a ajouté que la Russie était déterminée à poursuivre son programme d’exploration de la Lune. « En outre, nous étudions la possibilité de poursuivre les missions Luna-26 et Luna-27 afin d’obtenir les résultats dont nous avons besoin le plus rapidement possible. »
Il n’a pas précisé quand ces tâches pourraient être achevées maintenant.
La Russie a précédemment déclaré que Luna-26 serait une mission orbitale, tandis que Luna-27 serait un atterrisseur équipé d’une plate-forme de forage. La Russie et d’autres pays souhaitent déterminer l’étendue de l’eau gelée près du pôle sud de la Lune qui pourrait accueillir une présence humaine dans le futur.
Roscosmos a déclaré que son analyse préliminaire de l’accident d’août a montré que « lors de l’émission d’une impulsion corrective pour transférer le vaisseau spatial d’une orbite lunaire circulaire à une orbite elliptique de pré-atterrissage, le système de propulsion Luna-25 a fonctionné pendant 127 secondes au lieu des 84 secondes prévues ». .» « , a déclaré Roscosmos.
Elle a déclaré que la cause la plus probable était un dysfonctionnement du système de contrôle embarqué dans l’unité de mesure de la vitesse angulaire du vaisseau spatial en raison de commandes de données incorrectes. En conséquence, le système de propulsion n’est pas éteint en cas de besoin.
Le Kremlin a minimisé l’échec de la mission, affirmant que la Russie continuerait à poursuivre ses projets ambitieux dans l’espace.
Ces projets comprennent une nouvelle station orbitale russe pour remplacer l’ancienne Station spatiale internationale, où les astronautes russes vivent et travaillent aux côtés de leurs homologues des États-Unis et d’autres pays depuis 2000.
Borisov a déclaré que la Russie avait suscité un grand intérêt de la part de la Turquie, du Brésil et de l’Afrique du Sud.
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Les astronomes ont découvert la source du mystérieux alignement des étoiles près du centre galactique
Les nébuleuses planétaires sont des nuages de gaz expulsés par les étoiles en fin de vie. Les nuages d’éjecta sont des « fantômes » de leurs étoiles mourantes, formant de magnifiques structures ressemblant à des sabliers ou à des papillons.
Il y a près de dix ans, Brian Rees, doctorant à Manchester, a découvert l’alignement des nébuleuses planétaires. Cependant, cela restait inexpliqué.
Une collaboration entre des scientifiques de l’Université de Manchester et de l’Université de Hong Kong a découvert la source du mystérieux alignement des étoiles près du centre galactique. En plus de confirmer l’alignement, les scientifiques ont trouvé un groupe particulier de cordes responsable : les étoiles binaires proches.
Les scientifiques ont étudié un groupe de nébuleuses planétaires dans le renflement galactique, près du centre de la Voie lactée. Ces nébuleuses n’ont aucun rapport, elles proviennent d’étoiles différentes, sont nées à des époques différentes et vivent toute leur vie dans plusieurs endroits. Cependant, l’étude a découvert que bon nombre de ces formes sont à peu près parallèles au plan de la galaxie (la Voie lactée) dans le ciel et présentent des motifs similaires.
Cela va dans la même direction que Brian Rees a trouvée il y a dix ans.
Cet alignement n’existe que dans les nébuleuses planétaires avec un compagnon stellaire proche, selon la dernière étude réalisée par l’étudiant Shuyu Tan de l’Université de Hong Kong. Une orbite plus étroite que celle de Mercure par rapport au Soleil est prise par l’étoile compagne autour de l’étoile primaire au centre de la nébuleuse planétaire.
L’alignement est absent dans les nébuleuses planétaires qui ne montrent pas de partenaires proches, ce qui suggère que l’alignement pourrait être lié à la séparation initiale des composants binaires lors de la formation des étoiles.
Albert Zijlstra, co-auteur et professeur d’astrophysique à l’Université de Manchester, a déclaré : « Cette découverte nous rapproche de la compréhension de la cause de ce mystérieux alignement. »
« Les nébuleuses planétaires nous offrent une fenêtre sur le cœur de notre galaxie, et cette vue approfondit notre compréhension de la dynamique et de l’évolution de la région renflée de la Voie lactée. »
« La formation d’étoiles dans le renflement de notre Galaxie est un processus complexe qui implique divers facteurs tels que la gravité, la turbulence et les champs magnétiques. Jusqu’à présent, nous manquons de preuves prouvant lequel de ces mécanismes pourrait provoquer ce processus et générer cet alignement. «
« L’importance de cette recherche réside dans le fait que nous savons désormais que l’alignement est observé dans ce sous-ensemble spécifique de nébuleuses planétaires. »
À l’aide du très grand télescope de l’Observatoire européen austral, les chercheurs ont examiné 136 nébuleuses planétaires confirmées dans le renflement galactique, la région la plus épaisse de notre Voie lactée qui contient des étoiles, du gaz et de la poussière.
Quarante d’entre eux issus de l’étude initiale ont été réexaminés et mesurés à l’aide d’images à haute résolution du télescope spatial Hubble.
Professeur Quentin Parker, auteur correspondant de l’Université de Hong Kong, Elle suggère Les nébuleuses peuvent se former grâce au mouvement orbital rapide de l’étoile compagne, qui peut finir par tourner au sein de l’étoile centrale.
L’alignement des nébuleuses peut signifier que le système binaire voisin se forme préférentiellement avec ses orbites dans le même plan.
Dans les études futures, les scientifiques se concentreront sur la compréhension des mécanismes à l’origine de cet alignement.
Référence du magazine :
- Xuyou Tan, Quentin Parker, Albert Zijlstra et autres. Quand les étoiles s’alignent : Un alignement 5σ des axes principaux des nébuleuses planétaires au centre de notre galaxie. Lettres de journaux astrophysiques. EST CE QUE JE 10.3847/2041-8213/acdbcd
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Possible découverte de nova du 1er au 31 octobre 2023.
Nous annonçons la découverte de A Nova possible sur Messier 31a été découvert lors de nos relevés de cette galaxie.
Une possible nova dans Messier 31 découverte par J. Massey le 1er octobre 2023.
Le 1er octobre 2023, nous avons comparé les images récemment prises de Messier 31 avec des images d’archives prises il y a quelques semaines. Les deux séries ont été collectées avec l’Astrophotographer 250 mm f/4,5, sous l’excellent ciel sombre de Manciano, dans la Maremme toscane, où se trouve notre installation automatisée. Cet effort s’inscrit dans le cadre de nos travaux d’étude transitoire sur les galaxies Messier 31 et Messier 33, qui nous ont déjà conduit à la découverte de deux étoiles variables dans le champ de M33 et à la découverte d’une variabilité à longue période et d’une éruption potentiellement importante d’un éclat dans la galaxie. Champ M31
Lorsque ces images non filtrées ont clignoté, nous avons détecté un transitoire dans la partie sud-ouest de la galaxie d’Andromède, aux coordonnées suivantes J2000.0 :
RA : 00 40 29.67
Rejet : +40 51 41.4
r = 17,9
L’ampleur de R a été estimée à l’aide des R-mags du catalogue Gaia DR2. Il y a une étoile légèrement faible à environ 3 pouces à l’ouest de ce transit.
Nous avons immédiatement vérifié les sources connues sur ce site et n’avons récupéré aucun objet connu au 1er octobre 2023. Nous avons également vérifié les catalogues Panstarss DR1 et SDSS9 et n’avons trouvé aucune source jusqu’à R = 23,0 environ.
Ce transitoire est donc une nova potentielle dans M31 et Nous l’avons signalé au CBAT.
La nuit suivante, nous avons pu confirmer la présence de la source, qui s’est révélée légèrement plus brillante que lors de sa découverte. Nous avons également utilisé le module robotique C14 pour obtenir une image de plus haute résolution, montrant le passage bien séparé de l’étoile proche mentionnée plus tôt (image en haut de cet article). Vous trouverez ci-dessous une animation réalisée pour comparer l’excellente image du 2 octobre avec l’image du 11 septembre 2023.
Le transitoire vu le 2 octobre 2023 comparé à une image ancienne où il n’est pas visible. Quelques étoiles variables bien connues sont également visibles.
Une analyse spectroscopique serait la bienvenue pour aborder la nature de supernova de ce transitoire.
Nous prévoyons de suivre cette source, tant qu’elle sera visible.
Retournez à la page « Étoiles variables ».
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