Traitement en plusieurs étapes des effluents industriels contenant du glycol éthylène (GE) : intégration de l’extraction chimique, de la coagulation/précipitation et de la décoloration pour une amélioration du traitement des eaux usées

Pourquoi l’eau sale des usines nous concerne tous

Dans de nombreuses industries, un liquide clair et au goût sucré appelé glycol éthylène empêche les moteurs et les machines de surchauffer ou de geler. Mais lorsque de grandes quantités de ce fluide caloporteur se retrouvent dans les eaux usées, il devient un polluant tenace, difficile à éliminer et dangereux pour les rivières, les lacs et les eaux souterraines. Cette étude explore une nouvelle approche progressive pour nettoyer les eaux usées riches en glycol éthylène tout en récupérant une partie du produit chimique pour réutilisation, offrant une voie pratique vers une industrie plus propre et une eau plus sûre.

Une menace dissimulée dans les antigels et les dégivreurs

Le glycol éthylène est largement utilisé dans les liquides antigel, les fluides de dégivrage des aéronefs et les systèmes de refroidissement des usines. Il se dissout facilement dans l’eau et présente une « demande chimique en oxygène » très élevée, ce qui signifie qu’il peut priver les rivières et les lacs de l’oxygène dont les poissons et autres formes de vie ont besoin pour survivre. Les stations d’épuration conventionnelles, en particulier celles qui reposent principalement sur des micro-organismes pour dégrader la pollution, ont souvent du mal avec des flux d’effluents aussi puissants et complexes. Les eaux usées étudiées ici provenaient d’une vaste zone industrielle désertique regroupant de nombreux types d’usines, produisant un mélange de glycol éthylène, d’huiles, de détergents, de sels et de matières organiques colorées — bien plus complexe que les mélanges purs testés dans de nombreuses études en laboratoire.

Une chaîne de traitement en trois étapes pour des eaux usées difficiles

Les chercheurs ont conçu une filière « traitement et récupération » en plusieurs étapes plutôt qu’un procédé unique miracle. D’abord, ils ont utilisé un solvant appelé dichlorométhane (DCM) dans une étape de séparation de phase. Plutôt que d’extraire du glycol éthylène pur, le DCM dissocie et retire des amas contenant le glycol mêlé à d’autres matières organiques et tensioactifs. Cela a à lui seul éliminé environ les trois quarts de la charge organique totale et a recueilli une fraction riche en glycol éthylène qui pourrait potentiellement être raffinée et réutilisée. Ensuite, ils ont ajouté un coagulant — le chlorure ferrique s’est avéré le plus efficace — pour faire agglomérer les fines particules en suspension et la matière trouble afin qu’elles sédimentent. Enfin, l’eau partiellement épurée a été soumise à une étape de polissage composée de particules d’aluminium de taille nanométrique et de médias filtrants conventionnels, qui ont éliminé la couleur restante et une grande partie des polluants dissous résiduels.

Des nanoparticules comme filtre de finition

Au cœur de l’étape de polissage se trouvent des particules d’aluminium zéro‑valent nano (nZVAl), de minuscules grains de métal réactif à très grande surface spécifique. Ces particules agissent comme de puissantes éponges microscopiques pour les composés organiques colorés et dissous. Dans des tests étroitement contrôlés, l’équipe a ajusté le pH, la dose, la vitesse d’agitation et le temps de contact pour obtenir les meilleures performances. Ils ont constaté qu’une quantité modeste de nZVAl, utilisée à un pH proche de celui où sa surface est neutre, éliminait plus de 90 % de la couleur en quelques minutes, et qu’un lit filtrant final contenant du nZVAl associé à d’autres médias portait l’élimination de la couleur à 100 %. En suivant la vitesse de disparition de la couleur dans l’eau, les auteurs ont montré que le processus suivait un schéma complexe en plusieurs étapes plutôt qu’une réaction simple en une seule fois, reflétant la diversité des surfaces et des sites de liaison sur les nanoparticules.

Du pilote à l’impact réel

Fait important, le système n’a pas été testé seulement en éprouvettes mais dans une usine pilote traitant de vraies eaux usées industrielles. À la sortie de la filière, les niveaux de pollution organique, de solides en suspension, d’huiles et de la plupart des métaux étaient tombés en dessous des limites locales de rejet vers les réseaux d’égouts, et l’eau auparavant brune est devenue claire. Une alternative avancée courante, basée sur la chimie de Fenton, n’a pas été aussi efficace sur ce mélange complexe et a généré de grandes quantités de boues riches en fer. Le système multidisciplinaire, en revanche, a maintenu des volumes de boues modérés et réduit l’utilisation de produits chimiques en effectuant le gros du travail dès la première étape de séparation.

Une eau plus propre sans ruiner les finances

Pour évaluer si un tel système pourrait être réaliste pour l’industrie, l’équipe a estimé les coûts d’exploitation par mètre cube d’eau traitée. Lorsqu’ils ont pris en compte le recyclage du solvant et une faible valorisation de la fraction de glycol éthylène partiellement récupérée, le coût net de traitement s’est avéré comparable aux méthodes existantes pour les eaux usées industrielles à forte charge. Autrement dit, les usines pourraient améliorer considérablement leurs performances environnementales — réduisant la couleur et la pollution organique à des niveaux faibles et conservant un produit chimique précieux — sans s’exposer à des dépenses prohibitives. Pour le lecteur non spécialiste, la conclusion principale est simple : en combinant des séparations intelligentes, des procédés chimiques classiques et la nanotechnologie, il est possible de transformer certaines des eaux industrielles les plus polluées en un courant beaucoup plus sûr, tout en encourageant une utilisation plus circulaire et moins gaspilleuse des ressources.

Citation: Mahmoud, A.S., Khamis, E., Mahmoud, M.S. et al. Multistage treatment of industrial ethylene glycol (EG) effluent: integrating chemical extraction, coagulation/precipitation, and decolouration for enhanced wastewater remediation. Sci Rep 16, 4088 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35153-w

Mots-clés: eaux usées au glycol éthylène, traitement des effluents industriels, polissage par nanoparticules, séparation par solvant, économie circulaire