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RÉSUMÉ
On recherche pour les procédés de traitement de l'air des procédés robustes, performants et économiques. Très utilisés en traitement des eaux usées, les bioprocédés sont relativement récents en traitement de l'air et semblent répondre à ces besoins de simplicité et d'efficacité. Cet article présente le principe et la mise en oeuvre des procédés biologiques les plus couramment utilisés en traitement de l'air. La valorisation potentielle des sous-produits issus de ces procédés est également abordée.
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Pascaline PRÉ : Maître de conférences École des mines de Nantes
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Yves ANDRÈS : Maître de conférences, habilité à diriger des recherches École des mines de Nantes
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Claire GÉRENTE : Ingénieur de recherche École des mines de Nantes
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Pierre Le CLOIREC : Professeur Directeur du département Systèmes énergétiques et Environnement École des mines de Nantes
INTRODUCTION
Si les phénomènes de dégradation biologiques sont largement répandus dans la nature et couramment employés en épuration d’eau usée, l’utilisation des micro-organismes dans le traitement de l’air est récente.
De manière générale, des procédés de traitement rustiques, performants et économiques sont recherchés. C’est dans ce cadre que les procédés biologiques trouvent normalement leur place pour la dégradation de molécules biodégradables seules ou en mélanges complexes dans l’air. En outre, afin d’éviter toute inhibition du milieu vivant, les bioprocédés sont adaptés pour des concentrations faibles à moyennes en polluant mais s’appliquent à de forts débits d’air à traiter.
Cet article présente les procédés biologiques les plus couramment mis en œuvre pour abattre les composés polluants présents dans l’air. Il en explique le principe ainsi que les mécanismes biologiques intervenant, décrit la mise en œuvre des procédés et propose quelques exemples d’applications. Les sous-produits induits par ce type de traitement sont abordés en termes de valorisation potentielle.
La modélisation des bioréacteurs, qui constitue un outil intéressant pour prédire les performances obtenues sur une installation existante ou pour aider au dimensionnement d’unités nouvelles, sera traitée dans l’article suivant [G 1 781].
Pour de plus amples renseignements concernant les différentes méthodes de traitement de l’air, le lecteur pourra consulter les références à .
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Micro-organismes et réactions biochimiquesArticle inclus dans l'offre
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1. Principes de base
Le principe de la biodégradation aérobie est basé sur la dégradation via des micro-organismes (bactéries, champignons…) de composés organiques appelés, dans ce cas, le substrat. Ces réactions d’oxydation s’effectuent obligatoirement en milieu aqueux dans lequel se trouvent les consortiums microbiens. Ceux-ci peuvent être libres ou immobilisées sur un support solide. Dans la mise en œuvre des bioprocédés de protection de l’environnement et, en particulier, lors de l’épuration biologique de l’eau, on rencontre des bassins aérobies ou anoxiques de boue activée qui sont assimilés à des réacteurs en mélange intégral ou encore des lits bactériens qui sont des colonnes dans lesquelles circule l’eau à traiter sur un garnissage colonisé .
Dans le cas spécifique du traitement biologique de l’air, il convient de mettre en contact le substrat de la phase gazeuse avec les micro-organismes dans une phase aqueuse. Les notions de transfert de matière, modélisé par la loi de Fick, et de diffusion dans les phases liquides et gazeuses permettent de schématiser les phénomènes qui se produisent et d’en identifier les différentes étapes (figure 1).
Ces transformations biologiques via des réactions enzymatiques sont des réactions complexes de dégradation et d’oxydation moléculaires. En simplifiant à l’extrême, la réaction peut s’écrire :
La matière organique (MO), présente dans l’air, est le substrat principal qui, en présence d’oxygène, d’une source d’azote (N) et de phosphore (P), d’oligoéléments...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - LE CLOIREC (P.) - Les composés organiques volatils (COV) dans l’environnement - . 734 p. Tec & Doc, Lavoisier Paris ISBN 2-7430-0232-8 (1998).
-
(2) - MARTIN (G.), LAFFORT (P.) - Odeurs et désodorisation dans l’environnement - . 452 p. Tec & Doc, Lavoisier, Paris, ISBN 2-85206-605-X (1991).
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(3) - DEGRÉMONT - Mémento technique de l’eau - . Degrémont Distributeur Tec & Doc, Lavoisier, Paris, 221 p. (1989).
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(4) - TREYBAL (R.E.) - Mass transfer operations - . 784 p. McGraw Hill New York USA ISBN 0-07-Y66615-6 (1980).
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(5) - MAIER (R.M.), PEPPER (I.L.), GERBA (C.P.) - Environmental microbiology - . Academic Press, San Diego (2000).
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(6) - PRESCOTT, HARLEY, KLEIN - Microbiologie - . DeBoeck-Wesmael S.A. Bruxelles (1995).
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