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En partant d’un procédé d'oxydation existant appelé « peroxone », des scientifiques de l'Eawag ont développé une technique d'ozonation visant à générer peu de bromates. «En maintenant la concentration en ozone dans l'eau à un niveau très faible, il est possible de réduire la production de bromates», explique Urs von Gunten du département Ressources aquatiques et eau potable, qui dirige le projet. D'après von Gunten, un tel contrôle peut être atteint si l'ozone est injecté en toutes petites quantités réparties dans l'espace et dans le temps, de sorte que l’ozone se transforme très rapidement en radicaux hydroxyle. L'ajout de peroxyde d'hydrogène accélère encore plus la transformation de l'ozone et empêche donc la formation des précurseurs amenant celle des bromates (Fig. 2).
Jusqu’à présent, la démarche visant à limiter cette formation de bromates consistait à améliorer le procédé de dosage de l'ozone en multipliant le nombre de points d'injection afin de contrôler l’ajout d’ozone dans l'eau. «Cette mesure a déjà permis une réduction supplémentaire de la production de bromates par rapport au procédé peroxone classique, indique von Gunten. Mais étant donné qu'il n'était possible d’ajouter qu’un nombre limité de points d’injection, l'effet était limité.» Les scientifiques ont alors eu l'idée d'injecter l'ozone à travers une membrane. «Les pores de la membrane permettent un dosage très fin des apports d'ozone et ils offrent une multitude de points d'injection», explique le chimiste.
Injection d'ozone à travers une membrane en téflon
Pour savoir si la technique fonctionnait réellement, les chercheurs ont mis au point un prototype de laboratoire constitué d'un réacteur en verre contenant des membranes fibres creuses en téflon. L'eau à traiter circule à l'intérieur des fibres alors que l'ozone gazeux est introduit dans le réacteur à l’extérieur des fibres. L'ozone diffuse alors dans l'eau à travers les pores de la membrane tandis que l'eau est retenue à l’intérieur de la membrane due à l’hydrophobicité de la membrane en téflon (Fig. 1). Pour les essais, les chercheurs ont utilisé différents types d'eau ― souterraine, de rivière ou de lac ― présentant des pH similaires mais ayant des teneurs en matière organique différentes. Les échantillons d'eau ont été enrichis en bromures à hauteur de 100 µg/l et en acide parachlorobenzoïque (pCBA), un micropolluant choisi pour représenter les composés difficilement dégradés par l'ozone, à hauteur de 80 µg/l. Ils ont ensuite été traités avec différentes concentrations d’ozone.