Pollution solution

Une solution à la pollution

Dix ans après la tragédie de Walkerton, un chimiste de l'Université Acadia a mis au point un système novateur qui pourrait contribuer à prévenir la contamination de l'eau potable
2 juin 2010
Anthony Tong dans son laboratoire analytique de
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Anthony Tong dans son laboratoire analytique de l'Irving Environmental Science Centre de l'Université Acadia.
Anthony Tong, Université Acadia

Tous les Canadiens préoccupés par la salubrité de l’eau qu’ils consomment ont vu leurs craintes se concrétiser lors de la tragédie survenue à Walkerton en mai 2000. Lorsque la source d’approvisionnement en eau de cette collectivité de l’Ontario a été contaminée par une souche mortelle de la bactérie E. coli provenant de l’eau de ruissellement d’une ferme, sept personnes ont perdu la vie et près de la moitié des résidents sont tombés malades avant qu’on ne puisse déterminer l’origine de la contamination. Dix ans plus tard, un professeur de chimie de l’Université Acadia, située à Wolfville, en Nouvelle-Écosse, a mis au point un système évolué de surveillance et de traitement pour éviter qu’une telle catastrophe ne se reproduise.

Le capteur mis au point par Anthony Tong fonctionne en temps réel, balayant en continu la source d’approvisionnement à la recherche d’organismes ciblés et envoyant des signaux d’alarme dès que les toxines atteignent des niveaux trop élevés. Grâce à cet appareil, il n’est plus nécessaire d’envoyer des échantillons d’eau vers des laboratoires, où leur analyse prend des jours, voire des semaines. « Des analyses aux deux semaines ne sont pas suffisantes, explique Tong. Lorsqu’il est question d’approvisionnement en eau, la gestion en temps réel est cruciale. »

Le capteur mis au point par le scientifique fait appel à une technique appelée spectrométrie à cavité optique. Un échantillon d’eau est amené jusqu’au capteur par une longue cavité de fibre optique équipée de miroirs à chaque extrémité. Une impulsion laser traverse l’échantillon et rebondit entre les deux miroirs à la vitesse de la lumière, tandis que les capteurs évaluent les propriétés optiques des toxines chaque fois que le rayon les frappe, un phénomène amplifié par les miroirs. « Si le rayon rebondit sur les molécules 1000 fois par nanoseconde, explique Tong, la réceptivité est multipliée par 1000. »

Le bioréacteur mis au point par Anthony Tong
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Le bioréacteur mis au point par Anthony Tong transforme les eaux usées (à gauche) en eau saine (à droite) en les faisant passer à travers un système de traitement novateur (au centre, les boues activées issues du bioréacteur).
Anthony Tong, Université Acadia

Les résultats sont transmis à un programme informatique qui permet de surveiller la présence ou, dans certains cas, l’absence de bactéries. « Lorsqu’il est question d’eau potable, l’objectif est un système exempt de bactérie. Dans le cas d’une usine de traitement des eaux usées, la présence de nombreuses bactéries est souhaitable. » Des concentrations élevées de bactéries sont en effet essentielles pour détruire les substances résiduelles.

Les eaux usées rejetées quotidiennement par les villes et l’industrie contiennent un mélange de substances mortelles. Les produits pharmaceutiques excrétés par l’organisme se retrouvent souvent dans la nature et peuvent nuire aux poissons, aux grenouilles et à d’autres animaux. Qui plus est, les protéines de l’organisme réagissent aux médicaments ingérés pour produire de nouveaux composés chimiques qui ont des effets complexes sur l’environnement. Les nombreuses substances chimiques utilisées par l’humain au quotidien se retrouvent souvent dans le cycle de l’eau, et les pesticides issus de l’industrie agricole sont également devenus une importante source de contamination au cours des dernières années.

La technique de traitement des eaux usées utilisée par Anthony Tong est appelée bioréacteur à membrane. Il s’agit d’une technique biologique qui a recours aux bactéries pour décomposer les déchets organiques. Un filtre à membrane en polymère doté de pores d’un diamètre de 20 à 30 nanomètres laisse passer les molécules d’eau, mais emprisonne à l’intérieur du réacteur les bactéries et autres particules microscopiques.

Prototype du bioréacteur à membrane construit
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Prototype du bioréacteur à membrane construit dans le laboratoire d'Anthony Tong.
Anthony Tong, Université Acadia

Le système sera en mesure d’éliminer l’ensemble de ces toxines et contaminants. Le chercheur a actuellement recours à deux prototypes de réacteurs pour les mises à l’essai de son système, qui sera utilisé à compter de cet été dans une installation agricole de la Nouvelle-Écosse qui produit des eaux usées issues du compostage. « Le traitement des eaux usées des villes est relativement facile, explique Anthony Tong. Le véritable défi se trouve du côté des eaux usées industrielles. »

Le système pourra être pleinement mis en œuvre lorsque les essais sur le terrain seront terminés au cours de la prochaine année. Il pourrait y avoir une grande demande à l’échelle mondiale. « La plupart des collectivités de petite ou de moyenne taille de même que les entreprises industrielles ne sont pas dotées d’installations de surveillance et de traitement des eaux résiduelles », explique Anthony Tong. Petit et abordable, le bioréacteur sera donc à la portée des plus petites villes et entreprises.

Le marché cible sera d’abord et avant tout composé des services d’eau et d’installation de traitement des eaux usées, mais le chercheur précise que le système pourra être utilisé pour analyser pratiquement n’importe quelle source liquide. Les compagnies pharmaceutiques, les installations de compostage, les raffineries de pétrole, les plateformes de forage en mer et les installations industrielles sont autant de clients potentiels. Anthony Tong a déjà imaginé un prototype qui pourrait être installé sur un bateau pour aider à nettoyer les déversements de pétrole, comme celui qui vient de se produire dans le golfe du Mexique.

D’ici là, le chercheur continuera de se consacrer à la mise au point de ses capteurs et bioréacteurs dans son laboratoire universitaire, laissant à d’autres les questions liées au marketing et à la production. « J’ai des partenaires industriels qui se chargeront de fabriquer, de commercialiser et de distribuer les systèmes. Je ne m’imagine pas en dirigeant d’entreprise, je suis un scientifique. Mon travail consiste à tirer le meilleur parti possible de la technologie, et j’aime ce que je fais. Cette nouvelle technique sera d’une grande importance, et je crois qu’elle aura des répercussions majeures partout dans le monde. »