Applications et obstacles à l’innovation relatifs aux procédés d’oxydation avancée (POA) dans la gestion des eaux usées

Chercheur principal - Cooper Langford, professeur, Université de Calgary (2001-2004)

Enjeu

L’eau potable au Canada est généralement perçue comme étant d’excellente qualité. Cependant, quelque 500 avis d’ébullition de l’eau sont émis au pays au cours d’une année normale, ce qui indique qu’il reste du travail à faire dans certains domaines. Les procédés d’oxydation avancée (POA) représentent une avenue de recherche prometteuse. Les POA ont une forte capacité et efficacité d’oxydation et sont de plus en plus populaires dans le cadre de traitements tertiaires visant à éliminer les contaminants organiques et inorganiques. Cependant, les coûts élevés de ces procédés ont posé obstacle à leur utilisation commerciale à grande échelle. En vue d’aborder ce défi, l’équipe de recherche a proposé de produire un adsorbant qui pourrait se régénérer par voie photochimique. Afin d’aller au-delà des étapes d’invention et d’innovation de soutien, le projet a activement examiné l’interface technologie-politiques en lien avec le traitement de l’eau.Canadian drinking water supplies are generally regarded to be of excellent quality. However, the country still experiences some 500 boil water advisories in an average year, indicating that there are still areas in which progress can be made. Advanced oxidation processes (AOPs) represent a promising avenue of research. With a high oxidative capability and efficiency, AOPs are becoming increasingly popular in tertiary treatment to remove persistent organic and inorganic contaminants, though high costs have inhibited widespread commercial use. To address this issue, the research team proposed to design an adsorbent which could be regenerated photochemically. To go beyond invention and support innovation, the project actively examined the technology-policy interface in water treatment.

Projet

Afin d’encourager l’innovation, l’équipe de recherche a divisé le projet en deux étapes qui s’éclairaient mutuellement. La première étape concernait la conception d’un adsorbant photocatalyseur intégré (APCI). Les systèmes d’APCI traitent les microorganismes et les contaminants chimiques (p. ex. dérivés chlorés, composés chimiques infimes), puis l’adsorbant se régénère par voie photochimique (en présence de lumière), ce qui évite le besoin de remplacement. Un système de réacteur a été créé pour l’adoption de cet adsorbant régénérant, et des relations stratégiques ont été établies en vue de passer à l’étape de fabrication. Outre cette démarche de création, l’équipe de recherche a examiné des obstacles qui entravent l’introduction de nouvelles technologies. Des sondages auprès des utilisateurs ont été réalisés afin d’évaluer les attitudes face à la consommation d’eau, ce qui a révélé un intérêt marqué pour le traitement de l’eau « au point d’utilisation ».To encourage innovation, the research team approached the project in two phases, each of which would inform the other. The first phase involved the design of an integrated photocatalyst adsorbent (IPCA). IPCA systems treat microorganisms and chemical contaminants (e.g. chlorinated species, trace chemicals), after which the adsorbent regenerates photochemically (in the presence of light), thus avoiding the need for replacement. A reactor system was developed for the implementation of this regeneratingadsorbent material and strategic relationships were established to carry the process forward to manufacturing. Complementing this development process, the research team examined barriers that impede the introduction of new technologies. User surveys were employed to evaluate attitudes toward water consumption, revealing substantial interest in “point of use” water treatment.

En tant qu’effort interdisciplinaire, le projet a mis à contribution des chercheurs et des partenaires basés dans des universités, des gouvernements et les secteurs public et privé. Le travail technologique faisait partie de l’étude pilote

An inter-disciplinary effort, the project incorporated researchers and partners from universities, government and public/private sectors. Technological work was integrated as part of the “« SmartWaterBC » de six systèmes d’APCI sur l’île Bowen, au large de la côte de Vancouver.”

Produits

Peer-reviewed Publications évaluées par des pairs

• Bhargava, A., Kabir, M., Vaisman, E., Langford, C.H. and et Kantzas, A., “Effectiveness of a Novel Photocatalytic Reactor for Wastewater Treatment”. Industrial and Engineering Chemistry, June juin 2003.
• Kabir, M., Haque, F., Vaisman, E., Langford, C.H. and Kantzas, A., “Disinfecting E-Coli Bacteria in Drinking Water Using a Novel Fluidized  Bed Reactor”, Chemical Reactor Engineering IX, Ville de Quebec QuébecCity, QuebecQuébec, June 29 juin au 4 juillet-July 4, 2003.  International Journal of Chemical Reactor Engineering.

Rapports

• Kantzas, A. Langford, C.H., Vaisman, E. “Report on Phase 2 Technology Commercialization Project: Photocatalytic Method to Destroy By-products of Chlorination, Odor Offensive Compounds, and Viruses”,Report torapport préparé pour l’Alberta Heritage Foundation for Medical Research, May 30,30 mai 2003.

Conference Préesentations de conférence

• Holbrook, J.A.D. and et Langford, C.H.  “The Interaction of Policy and Technology: Potable Water Systems Post-Walkerton” Premier symposium national du Réseau canadien de l’eauCanadian Water Network First National Symposium, St, Saint John, N.‑B., 2003.
• Langford, C.H. and et Holbrook, J.A.D. “The Interaction of Technology and Policy for Potable Water”. International Union of Pure and Applied Chemistry, Ottawa, ON, Aug. 10-15, août 2003.
• Haque, F., Kantzas, A., Vaisman, E. and et Langford, C.H., “Performance of Photocatalyst during Degradation of Organic Pollutants in Water”, préesentation devant ed at the la 52nd 52^eConférence canadienne de génie chimiqueCanadian Chemical Engineering Conference, Vancouver, Colombie-Britannique,British Columbia,October 20-23 octobre, 2002.

Résultats

• Plusieurs entreprises ont exprimé un intérêt pour la commercialisation des résultats de la recherche, y compris Several companies expressed interest  in the commercialization of the project results, includingPERM Environmental, Trojan Technologies, and et Davnor Water Technologies
• En bout de compte, on s’attend à ce que la technologie des photocatalyseurs remplace la purification aux ultraviolets dans le traitement de l’eau potable. Ultimately, it is anticipated that photocatalyst technology will replace ultra-violet purification in the treatment of drinking water