L’industrie textile se caractérise par le fait que son activité nécessite une consommation élevée d’eau, d’énergie et de produits chimiques auxiliaires. Cela se traduit par la génération d’une grande quantité d’eaux usées, avec de fortes concentrations de colorants, de polluants organiques biodégradables et réfractaires, de matières en suspension, de tensioactifs, de sels et de composés chlorés. De plus, étant donné que dans la grande majorité des cas, la production est discontinue, il existe une grande variabilité dans la quantité et la nature de la pollution des eaux usées générées. Ces caractéristiques font de cet effluent industriel un traitement difficile.
Les exigences réglementaires, ainsi que la nécessité d’économiser de l’énergie et de réutiliser l’eau dans l’industrie, rendent nécessaire le développement de nouveaux processus permettant d’éliminer la pollution de l’eau tout en permettant la réincorporation de l’effluent dans le processus de production.
Un des paramètres qui nécessite le plus d’efforts pour son élimination – avec des coûts raisonnables – est la couleur. Les colorants ne sont généralement pas toxiques, mais très peu biodégradables. Dans une station d’épuration urbaine, on estime que seulement 20%-30% de la couleur de l’affluent est éliminée. De plus, les colorants se manifestent dans l’eau à des concentrations très faibles, de sorte que le rendement d’élimination doit être très élevé.
Traditionnellement, diverses technologies basées sur des traitements physico-chimiques ont été appliquées pour l’élimination de la couleur des effluents textiles. Cependant, d’autres possibilités émergent en fonction du type de colorant à éliminer. Voici un aperçu des techniques qui, selon le cas concret, peuvent être utilisées pour traiter la couleur dans les eaux usées, en indiquant leurs avantages et inconvénients :
- Coagulation-floculation : elle repose sur l’ajout de pol électrolytes ou de floculants inorganiques (sels de fer ou d’aluminium), qui forment des flocons avec les molécules de colorant facilitant leur élimination par décantation. Les efficacités d’élimination sont élevées, mais le processus génère des boues qui doivent être traitées. Les meilleurs rendements sont obtenus en appliquant un excès de coagulant, bien que cela puisse augmenter la concentration de polluant dans l’effluent.
- Processus Fenton : le colorant est oxydé avec une combinaison de peroxyde d’hydrogène et de sulfate ferreux (réactif Fenton), dans des conditions acides. L’agent responsable de l’oxydation est le radical hydroxyle, qui est très réactif ; il se forme par la décomposition catalytique du peroxyde d’hydrogène dans un milieu acide. Les radicaux hydroxyles oxydent le colorant, et le composé formé précipite avec l’ion ferrique et des composés organiques. Les avantages de cette alternative sont multiples : des vitesses de décoloration élevées sont obtenues si les concentrations des réactifs impliqués sont élevées, aucun composé chloré n’est formé comme dans d’autres techniques oxydantes et il n’y a pas de limitations de transfert de masse car il s’agit d’un système homogène. Cependant, ses principaux inconvénients sont les coûts associés au traitement des boues (une grande quantité de boues peu denses est générée et, par conséquent, difficiles à décanté) et les coûts des réactifs (une addition continue et stœchiométrique de Fe(II) et H2O2 est requise).
- Ozonation : les molécules de colorant sont détruites sur la base de la forte capacité oxydante de l’ozone. La réaction d’oxydation est rapide, de grands débits peuvent être traités, aucun déchet ni boue n’est généré et un effluent incolore et avec une faible DCO est obtenu. Cependant, il faut vérifier la toxicité de l’effluent, car dans certains cas, les composés générés ont un caractère toxique plus élevé que les colorants d’origine. Un autre grand inconvénient de l’ozonation est la courte durée de vie de l’ozone, d’environ 20 minutes, ce qui a un impact significatif sur le coût du processus. Il a été observé que lorsque la production d’ozone est complétée par l’ajout de peroxyde d’hydrogène, une augmentation significative tant de la vitesse que du rendement d’élimination est obtenue.
- Technologie des membranes : elle permet une séparation efficace des molécules de colorant et d’autres composés de taille supérieure à celle du pore de la membrane sélectionnée. Principalement, des membranes d’osmose inverse et de nanofiltration sont utilisées. Grâce à cette procédure, il est possible de traiter de grands volumes d’affluent de manière continue et avec un haut degré de séparation. Les effluents sont d’une qualité excellente et dans la plupart des cas, permettent leur réutilisation. Les principaux inconvénients de ces techniques sont la génération d’un résidu avec une forte concentration de polluant et la difficulté et le coût de remplacement des membranes.
- Adsorption : elle repose sur la rétention physique des molécules de colorant à la surface de l’adsorbant utilisé. L’efficacité du processus d’adsorption est influencée par une grande variété de paramètres, parmi lesquels l’interaction entre le colorant et l’adsorbant, la surface spécifique de celui-ci, la taille de la molécule de colorant, la température, le pH et le temps de contact. Ainsi, le type d’adsorbant choisi est fondamental. Un adsorbant très utilisé est le charbon actif, bien que d’autres adsorbants inorganiques soient également employés. Les processus d’adsorption génèrent des effluents de haute qualité, bien qu’ils présentent une série d’inconvénients qui les rendent non compétitifs pour le traitement des effluents colorés : ce sont des processus lents ; non sélectifs, de sorte qu’il y a une compétition entre les molécules de teinture et d’autres composés présents dans l’effluent ; non destructifs, générant un résidu qui doit être éliminé ; la désorption est un processus difficile et coûteux et, enfin, les adsorbants sont souvent chers.
- Techniques électrochimiques : elles reposent sur l’hydrolyse du colorant à travers des agents secondaires générés électrolytiquement par l’application d’un potentiel. Les processus sont propres, fonctionnent à basse température et dans de nombreux cas ne nécessitent pas l’ajout de produits chimiques aux eaux usées. Cependant, leur forte consommation d’énergie et la génération de composés secondaires par des réactions parallèles diminuent le potentiel de la méthode.
- Processus biotechnologiques : l’application de microorganismes à la dégradation des eaux contenant des teintures synthétiques est une option intéressante en raison des avantages dérivés du traitement biologique, car ce sont des processus relativement économiques et peuvent permettre la dégradation partielle ou totale des composants initiaux. Bien que par le processus conventionnel de boues activées, aérobie, le colorant ne soit pas dégradé et le faible rendement d’élimination soit attribué à l’adsorption sur les boues. Grâce à des processus anaérobies, des rendements d’élimination élevés sont obtenus pour une grande variété de colorants, bien que la cinétique du processus soit lente. D’autre part, des systèmes sont en cours de développement dans lesquels le colorant est dégradé par l’action d’enzymes produites par des champignons ligninolitiques en cultures in vivo et in vitro. Ce sont des processus très sélectifs dans lesquels des rendements très élevés sont atteints. Cependant, ce ne sont pas des processus économiques et ils sont en cours de développement pour leur application en continu, récupérant les enzymes utilisées.
Le traitement des effluents colorés est un problème environnemental qui n’a pas encore été résolu de manière satisfaisante pour obtenir, de manière générale, un rendement élevé par un processus stable, durable et économique. Le choix de la technologie la plus appropriée dépend de nombreux facteurs, tels que le colorant utilisé, la quantité et la variété de polluants dans l’eau, le débit déversé, le régime de production, etc. Dans tous les cas, il est absolument essentiel, pour garantir le succès dans le choix de la technologie et dans la conception du traitement, de réaliser une campagne complète de caractérisation du déversement.
