Traitement des eaux chargées en nitrates

, par Claude De Bellefon, Dominique Richard, Mohamad Ali Al Sawah

Les engrais chimiques contenant généralement des nitrates massivement employés par l’agriculture industrielle, ainsi que les lisiers issus de l’élevage intensif sont à l’origine de graves nuisances à l’environnement dans de nombreuses régions. Les teneurs élevées en nitrates sont l’une des causes de la dégradation de la qualité de l’eau. Leur ingestion par l’homme pose un risque sanitaire à la fois aigu et chronique.

Leur élimination par hydrogénation catalytique a fait l’objet
de nombreuses recherches au cours des dernières années. Les catalyseurs utilisés sont à base de Pd et les plus performants sont constitués par le système catalytique Pd-Cu. Une sélectivité en azote
insuffsante et donc la formation d’ions ammonium lors de la réduction des nitrates demeure le principal obstacle au développement d’un procédé d’élimination des nitrates basé sur l’hydrogénation catalytique.

C’est pourquoi le LGPC propose une approche prenant en compte cette
limitation au moyen d’un procédé combinant deux étapes.
- L’hydrogénation catalytique permet de réduire les nitrates avec formation pour partie d’azote et pour partie d’ion ammonium (étape 1).
- Le traitement photocatalytique de l’ion ammonium conduit à la formation d’ion nitrate (étape 2).
L’application des deux techniques dans un procédé à recyclage des effuents devrait permettre d’abaisser suffamment la teneur en nitrate à la sortie par élimination partielle de l’azote sous forme gazeuse à chaque passe.

Toutefois, l’oxydation photocatalytique de l’ion ammonium ne peut être réalisée avec une vitesse suffisante qu’en milieu basique. C’est pourquoi il est nécessaire de montrer la possibilité d’utiliser des catalyseurs fonctionnant en milieu basique comme les Nickels de Raney.

Au cours de ce travail réalisé au LGPC, il a été montré :
- L’efficacité de Nickel de Raney standard pour l’hydrogénation catalytique de nitrates.
- Une activité supérieure à 5000mg/(L.min.g_{cat}) pour certains Ni Raney, très supérieure à celle des catalyseurs Pd-Cu, pour une sélectivité voisine de 70% en azote.
- Une légére désactivation au cours de recharges successives très chargées en nitrates.
- L’effet que peuvent avoir certains dopants sur l’activté et la sélectivité de ces catalyseurs.