Jesús David RAMIREZ PAEZ a soutenu sa thèse le 03/06/2024.
Lieu : amphithéâtre 203 du bâtiment W1, à l’Ecole Centrale de Lyon (36 Av. Guy de Collongue, 69134 Écully)
Jury :
Rapporteurs :
Mme. KORRI-YOUSSOUFI, Hafsa, Directrice de recherche, Université Paris-Saclay
M. JAMA, Charafeddine, Professeur des universités, Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille
Examinateurs :
Mme. GONDRAN, Chantal, Professeure des universités, Université Grenoble Alpes
M. EDOUARD, David, Maître de conférences, Université Claude Bernard Lyon 1
Encadrement :
M. BREARD, Arnaud, Professeur des universités, Ecole Centrale de Lyon, directeur de thèse
M. HADDOUR, Naoufel, Maître de conférences, Ecole Centrale de Lyon, encadrant
M. FONGARLAND, Pascal, Professeur des universités, Université Claude Bernard Lyon 1, co-encadrant
Résumé :
Le stress hydrique actuel renforce le besoin de réutiliser les eaux usées après leur traitement, ce qui représente un enjeu politique et socio-économique pour le développement durable du futur. Ce développement demande la réduction des micropolluants organiques ou polluants éternels (pesticides, perturbateurs endocriniens, plastifiants, antibiotiques…) présents dans l’eau traitée à la sortie des stations d’épuration des eaux usées (STEPs). Dans ce contexte, les procédés d’oxydation avancée (POAs) représentent une alternative efficace aux traitements classiques, cependant, leur implémentation s’avère difficile à cause de leur couts élevés et de leur consommation énergétique. La technologie Galvano-Fenton (GF), exploitant des électrodes en fer bon marché et du cuivre en présence de peroxyde d’hydrogène (H2O2), catalyse la réaction de Fenton et génère des radicaux hydroxyle (OH•) pour dégrader ces polluants sans besoin d’énergie externe. Néanmoins, des défis tels que les coûts d’investissement, la gestion du peroxyde d’hydrogène et l’utilisation de l’énergie produite freinent son intégration industrielle. Ce travail de thèse vise à résoudre ces problématiques à travers différents axes de recherche. Le premier concerne l’utilisation du biochar, un matériau conducteur dérivé de la biomasse, comme cathode alternative pour minimiser les coûts économiques et environnementaux du procédé GF, et, l’implémentation d’un réacteur en flux pour rapprocher la technologie à des applications plus réelles (un traitement en continue). Ensuite, les travaux ont porté sur l’identification d’alternatives au peroxyde d’hydrogène traditionnel, explorant deux axes de recherche distincts : le premier a examiné le remplacement du peroxyde d’hydrogène par du percarbonate de sodium et le second axe a été concentré sur le développement d’un protocole pour la fabrication de cathodes à air, capables de réduire l’oxygène ambiant en peroxyde d’hydrogène directement sur site.
Mots-clés :
micropolluants organiques ; polluants éternels ; procédés d’oxydation avancée ; Fenton ; eaux usées ; biochar ; consommation d’énergie ; couts d’opération ; cathodes à air