Le fumier est une source majeure de pollution environnementale et d’émissions de gaz à effet de serre. Il contient également une grande quantité d’ammoniac, qui constitue une source d’azote précieuse pour les engrais et autres produits chimiques.
Cependant, les méthodes conventionnelles de récupération de l’ammoniac du fumier sont soit gourmandes en énergie, soit inefficaces.
Une équipe de chercheurs de l’Université du Wisconsin-Madison a développé un nouveau procédé électrochimique capable simultanément de récupérer l’ammoniac et de coproduire des produits chimiques utiles à partir des eaux usées du fumier.
Le processus utilise un réacteur peu coûteux et évolutif qui peut fonctionner dans des conditions ambiantes et avec de l’électricité renouvelable. Les chercheurs ont publié leurs résultats dans la revue Environmental Science & Technology.
Comment fonctionne le processus électrochimique ?
Le processus électrochimique consiste en deux électrodes immergées dans les eaux usées du fumier. L’anode est constituée d’un tissu de carbone recouvert de nanoparticules de platine, tandis que la cathode est constituée d’un tissu de carbone recouvert de nanoparticules d’oxyde de cuivre.
Lorsqu’une tension est appliquée aux bornes des électrodes, l’ammoniac est oxydé à l’anode et l’eau est réduite à la cathode.
L’oxydation de l’ammoniac produit des protons et des électrons, qui sont respectivement transférés à la cathode via le circuit externe et l’électrolyte.
Les protons et les électrons réagissent avec l’eau à la cathode pour produire de l’hydrogène gazeux et des ions hydroxyde.
Les ions hydroxyde réagissent ensuite avec les nanoparticules d’oxyde de cuivre pour former de l’hydroxyde de cuivre, qui peut ensuite être converti en carbonate de cuivre ou en d’autres produits chimiques à base de cuivre.
Le processus électrochimique peut récupérer jusqu’à 99 % de l’ammoniac des eaux usées du fumier, tout en coproduisant de l’hydrogène gazeux et de l’hydroxyde de cuivre.
L’hydrogène gazeux peut être utilisé comme carburant propre ou comme matière première pour d’autres processus chimiques, tandis que l’hydroxyde de cuivre peut être utilisé comme fongicide, pigment ou précurseur pour d’autres produits chimiques à base de cuivre.
Le procédé réduit également la demande chimique en oxygène et la teneur totale en azote des eaux usées, facilitant ainsi leur traitement et leur évacuation.
Quels sont les avantages et les défis du procédé électrochimique ?
Le procédé électrochimique offre plusieurs avantages par rapport aux méthodes conventionnelles de récupération de l’ammoniac du fumier.
Premièrement, il est plus économe en énergie et plus respectueux de l’environnement, car il utilise de l’électricité renouvelable et ne génère aucun sous-produit nocif.
Deuxièmement, elle est plus économique et rentable, car elle coproduit des produits chimiques précieux qui peuvent compenser les coûts d’exploitation et générer des revenus supplémentaires.
Troisièmement, il est plus flexible et adaptable, car il peut fonctionner dans diverses conditions et avec différents types de fumier.
Cependant, le processus électrochimique est également confronté à certains défis qui doivent être résolus avant de pouvoir être largement appliqué.
L’un des principaux défis est l’encrassement des électrodes par des matières organiques et d’autres impuretés présentes dans les eaux usées, ce qui peut réduire les performances et la durabilité du processus.
Un autre défi est la séparation et la purification des produits des eaux usées, ce qui peut ajouter de la complexité et du coût au processus.
Les chercheurs travaillent à l’optimisation des paramètres du processus et au développement de stratégies efficaces pour surmonter ces défis.
Le procédé électrochimique est une technologie prometteuse qui peut transformer les déchets en richesse en récupérant l’ammoniac et en coproduisant des produits chimiques à partir des eaux usées du fumier.
Cela peut également contribuer à l’économie circulaire et au développement durable de la filière élevage.
Les chercheurs espèrent que leurs travaux pourront inspirer davantage de recherche et d’innovation dans ce domaine et ouvrir la voie à la commercialisation du procédé.
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