Cette femme entrepreneur utilise la technologie des piles à combustible microbiennes pour améliorer le traitement des eaux usées industrielles

Dans un récent rapport, la Banque mondiale a souligné que la demande mondiale d’eau douce devrait dépasser l’offre de 40 % dans de nombreuses régions du monde d’ici 2030. Compte tenu du rôle fondamental de l’eau douce dans la société et de son rôle en tant que composante essentielle des objectifs de développement durable des Nations Unies ( ODD), ainsi que la reprise économique de Covid-19, l’augmentation de la demande causée par la croissance démographique, l’urbanisation, le changement climatique et la concurrence pour les ressources en eau obligeront les consommateurs, les entreprises et les gouvernements à concevoir des stratégies d’utilisation et de préservation de l’eau plus efficaces. Un domaine clé où des améliorations peuvent être apportées à l’utilisation de l’eau est celui de l’agriculture et de la transformation des aliments. La Banque mondiale estime qu’environ 70 % de l’eau douce mondiale est utilisée dans la production agricole, et dans les décennies à venir, elle devrait être le principal moteur de la demande pour répondre aux besoins d’une population croissante. Mais lorsque l’eau douce est utilisée dans l’agriculture et la transformation des aliments, tout ce qui est utilisé sort sous forme d’eaux usées – ce qui est une préoccupation importante car 80 % des eaux usées mondiales retournent dans l’écosystème sans être traitées ; cela appauvrit la qualité de l’eau et cause des problèmes de santé publique à cause des contaminants qui se retrouvent dans les eaux souterraines et de surface.

Alors que les secteurs de l’agriculture et de la transformation des aliments cherchent à devenir plus respectueux de l’environnement, la résolution du défi autour de la gestion des eaux usées sera au cœur de leurs efforts, non seulement du point de vue de la durabilité de l’entreprise, mais aussi pour réduire les coûts opérationnels associés aux rejets municipaux, à l’eau interne traitement et consommation d’énergie. Pour aider à résoudre certains de ces problèmes, l’émergence de nouvelles technologies peut offrir des moyens de traiter et de gérer les eaux usées de manière potentiellement plus efficace. Une entreprise qui aide les secteurs de la fabrication d’aliments et de boissons à gérer les défis liés aux eaux usées est Aquacycl. En utilisant des piles à combustible microbiennes (MFC) pour traiter les eaux usées, la PDG d’Aquacycl, Orianna Bretschger, et son équipe développent un système de traitement de l’eau décentralisé qui offre aux usines de fabrication un système plug-and-play flexible pour réduire les dépenses d’investissement élevées du traitement des eaux usées sur site. et produire de l’électricité en épurant les eaux usées à l’aide de leur technologie de traitement bioélectrochimique (BETT). Dans une interview, Bretschger a donné un aperçu de la technologie MFC d’Aquacycl, des façons dont les secteurs de l’alimentation et des boissons peuvent devenir plus durables en l’utilisant et des politiques qui peuvent inciter à une plus grande adoption des solutions de technologie de l’eau dans les années à venir.

Utiliser des microbes producteurs d’électricité pour accélérer le traitement et produire de l’énergie propre

Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), le secteur de l’eau, qui comprend la collecte et le traitement des eaux usées, représente 4 % de la consommation mondiale totale d’électricité, certaines estimations plaçant la part du secteur dans les émissions totales de gaz à effet de serre à 3 %. De plus, le traitement des eaux usées représente à lui seul environ un quart de la consommation électrique du secteur. Alors que les pays sont confrontés non seulement à des problèmes d’approvisionnement et de demande d’eau douce, mais aussi à des défis environnementaux, il sera essentiel d’améliorer l’efficacité du secteur de l’eau, d’autant plus que le processus standard d’élimination des polluants organiques toxiques des eaux usées nécessite la combustion de charbon pour l’électricité, le carburant diesel (camionnage) et gaz naturel (incinération). Pour aider à résoudre certains de ces problèmes fondamentaux, Bretschger a déclaré dans une interview que « les eaux usées produites par les installations de fabrication sont souvent rejetées dans des installations de traitement centralisées – ce qui ajoute une charge de traitement plus élevée à une opération coûteuse et énergivore. Si les opérations ne peuvent pas être rejetées dans les égouts , ils peuvent être obligés de transporter les eaux usées vers un autre endroit pour traitement ou épandage. » Par conséquent, Bretschger a suggéré qu’une solution plus évolutive serait de passer à des installations de traitement décentralisées qui peuvent fournir un moyen plus flexible et efficace pour ces usines de gérer leurs rejets d’eaux usées et d’éviter le transport énergivore et/ou la charge vers les installations centralisées. »

En développant de nouveaux systèmes de traitement décentralisés, Bretschger a noté que la technologie MFC pourrait fournir un moyen unique de traiter les eaux usées à faible volume et à forte concentration des usines de transformation des aliments et des boissons. Bien que la technologie soit émergente et ne soit peut-être pas la solution miracle pour toutes les applications, Bretschger a souligné que sur la base des premiers résultats des projets pilotes d’Aquacycl, les usines de produits alimentaires et de boissons ont pu « améliorer leurs économies d’exploitation de 20 à 60 %, accélérer le temps de traitement. par 10 et de réduire les émissions de GES jusqu’à 50 % – en utilisant l’énergie propre produite par les microbes producteurs d’électricité – par rapport aux pratiques traditionnelles de gestion des eaux usées. » A l’heure où des problèmes de santé publique commencent à émerger en raison de la mauvaise qualité de l’eau, il devient crucial pour les entreprises, notamment celles du secteur agro-alimentaire, d’optimiser leur consommation d’eau et de tendre vers le zéro rejet liquide (ZLD). Comme solution potentielle pour résoudre les problèmes d’eau, Bretschger a souligné que le système BETT d’Aquacycl, qui utilise des MFC, peut aider l’industrie car la technologie élimine 90 % du carbone (DBO), 70 % des solides en suspension (TSS), 100 % des le soufre et environ 30 % de l’azote des eaux usées, après quoi les producteurs d’aliments et de boissons peuvent envisager de réutiliser l’eau dans des applications spécifiques (par exemple pour l’eau de refroidissement et l’irrigation).

Partenariat avec des firmes d’ingénierie pour développer des systèmes de traitement pour les usines de transformation des aliments

Compte tenu du risque technologique initial, des investissements initiaux et des dépenses opérationnelles élevés associés au MFC, le déploiement de la technologie dans les industries agroalimentaires peut être lent. Cependant, comme le montre le récent rapport de McKinsey, les deux tiers des entreprises sont confrontées à des risques opérationnels liés aux défis liés à l’approvisionnement limité en eau douce. Cette tendance croissante incite les grandes entreprises à adopter de nouvelles technologies afin d’améliorer leur utilisation de l’eau, et elle présente des opportunités pour les solutions de technologie de l’eau telles que MFC pour permettre à ces entreprises de réutiliser leurs eaux usées. Selon Bretschger, la meilleure façon de surmonter les obstacles au déploiement est de « former des partenariats avec les sociétés d’ingénierie qui conçoivent et installent des systèmes de traitement dans les usines agroalimentaires ». Grâce à ces partenariats et sur la base des projets, Bretschger a déclaré que « les sociétés d’ingénierie pourraient adopter de nouvelles solutions de technologie de l’eau, telles que les MFC, lors du développement de systèmes de traitement pour ZLD ».

Compte tenu de la tendance à atteindre ZLD et à réduire la consommation d’eau par produit fabriqué, l’effet d’entraînement de ce processus dans les industries agroalimentaires peut souvent générer des flux d’eaux usées plus concentrés qui créent des défis dans le traitement des eaux usées à l’aide de méthodes conventionnelles. Pour ces raisons, et parallèlement à la croissance du secteur, Bretschger pense que les systèmes BETT d’Aquacycl peuvent jouer un rôle important dans la conception de moyens de traiter les eaux usées concentrées et soutenir l’évolution de l’industrie vers le ZLD. Au cours des dernières années, a déclaré Bretschger, « les clients d’Aquacycl ont vu la valeur du traitement des eaux usées sur site dans une entreprise d’embouteillage qui dépenserait normalement des dizaines de milliers de dollars par mois pour se décharger dans les égouts. L’utilisation du système BETT leur permet d’éliminer les charges incertaines du ville et d’économiser 20 à 30 % de leurs coûts. » Grâce à de tels déploiements et aux enseignements tirés de l’industrie, Bretschger a ajouté qu’Aquacycl chercherait à développer davantage ses systèmes de traitement qui « éliminent le carbone et d’autres contaminants des eaux usées, qui deviennent un problème majeur pour l’industrie, et continueront d’extraire le potentiel énergétique de la système BETT pour créer de la valeur à long terme pour les clients dans la transition vers une économie à faible émission de carbone. »

L’alignement des politiques régionales avec plus de financement peut aider à faire évoluer les technologies des eaux usées

Dans un rapport récent, l’American Society of Civil Engineers (ASCE) a estimé que le déficit d’investissement annuel dans l’eau potable et les eaux usées atteindrait 434 milliards de dollars aux États-Unis d’ici 2029. Alors que les gouvernements municipaux/régionaux sont confrontés à des contraintes financières suite à la pandémie de Covid-19, Pour combler le déficit d’infrastructures hydrauliques vieillissantes du pays, il faudra tirer parti des nouvelles technologies pour optimiser le processus de traitement de l’eau et augmenter l’utilisation des eaux usées récupérées dans les usines industrielles. En prenant ces mesures, les gouvernements locaux et régionaux peuvent réduire la demande d’eau douce et construire des villes plus intelligentes et résilientes au climat dans les années à venir. Mais pour procéder aux prochaines étapes nécessaires, Bretschger a déclaré que l’une des mesures clés doit être « de traiter les eaux usées, en particulier des usines de transformation des aliments, au plus près de la source en mettant en place des installations de traitement distribué ou de prétraitement industriel. Pour aider à développer ces installations, des opportunités de financement du gouvernement devront être mises à disposition pour les traitements distribués ou le prétraitement industriel, et pas seulement les POTW (usines de traitement publiques). »

Cependant, Bretschger a reconnu que pour attirer des capitaux et permettre aux industries de développer des systèmes de traitement des eaux usées décentralisés, « les coûts devraient baisser pour déployer pleinement les technologies de l’eau ». Bretschger a ajouté qu’étant donné que les politiques de l’eau ont tendance à être très régionales, la synchronisation des politiques qui aident « à accélérer l’obtention de permis et les tests pour les technologies de l’eau, ainsi que des incitations financières pour les usines de transformation des aliments à adopter de nouvelles pratiques de gestion des eaux usées, soutiendrait la mise sur le marché de nouveaux produits et réduirait frais. » Quant à la technologie MFC, qui a des cas d’utilisation spécifiques pour le traitement des eaux usées à haute concentration et l’avantage supplémentaire de la production d’énergie, Bretschger a souligné que davantage d’investissements publics et privés sont nécessaires pour déployer la technologie dans un usage commercial général. Afin d’attirer plus de financement par capital-risque, Bretschger a noté que « de meilleures informations de recherche sur les domaines où la technologie fonctionne ou ne fonctionne pas et une clarification plus large de la façon dont elle s’intègre dans le traitement global des eaux usées avec des détails sur le potentiel énergétique de la technologie MFC aideraient les investisseurs à mener des diligence et prendre des décisions d’investissement plus facilement. »