Étude complète sur l’électrocoagulation par lots pour le traitement des eaux usées réelles de teinture

Pourquoi il est important d’assainir les eaux colorées

Des vêtements que nous portons aux aliments que nous achetons, les colorants sont omniprésents. Mais la production de ces couleurs vives laisse souvent des eaux usées tellement polluées et intensément colorées que la lumière du soleil y pénètre à peine, dommageant les rivières, les lacs et la vie qui s’y trouve. Cette étude examine une approche prometteuse « prêt-à-brancher » pour traiter de véritables eaux usées de teinture provenant d’une usine en utilisant l’électricité au lieu de fortes doses de produits chimiques ajoutés, visant une méthode plus verte et plus simple pour rendre les eaux industrielles troubles à nouveau sûres pour le milieu naturel.

Une nouvelle façon de déclencher l’assainissement de l’eau

Les chercheurs se sont concentrés sur une méthode de traitement appelée électrocoagulation, qui utilise un courant électrique et des plaques métalliques pour extraire les polluants de l’eau. Plutôt que d’employer un montage traditionnel avec des plaques séparées dans un réservoir, ils ont construit un nouveau réacteur de laboratoire où la carrosserie métallique du réservoir sert elle-même d’une des électrodes. Une seule plaque métallique placée au centre joue le rôle d’électrode partenaire. Lorsque le courant est appliqué, de minuscules particules à base de métal se forment dans l’eau, adhèrent aux molécules de colorant et à d’autres contaminants, et s’agrègent en amas plus importants qui peuvent être retirés. Cette refonte augmente la surface de travail, améliore la répartition du courant dans l’eau et facilite l’accès et le nettoyage des surfaces métalliques.

Test sur des eaux usées d’usine réelles

Pour évaluer l’efficacité de ce nouveau réacteur en pratique, l’équipe a collecté des eaux usées réelles provenant d’une usine de teinture à Ispahan, en Iran. Ces eaux étaient extrêmement polluées : elles contenaient plus d’une centaine de fois la concentration de colorant autorisée, des charges organiques très élevées, ainsi qu’une couleur et une turbidité intenses. Ils ont construit six réacteurs : trois en aluminium et trois en fer, chacun fonctionnant avec exactement le même volume d’eau. Dans chaque réacteur, une plaque métallique centrale faisait office d’anode tandis que les parois de la cuve jouaient le rôle de cathode. Les scientifiques ont varié deux paramètres clés : la distance entre la plaque centrale et la paroi du réservoir (2, 5 ou 7 centimètres) et le temps de séjour dans le réacteur (10 à 30 minutes). Pour chaque essai, ils ont mesuré la quantité de couleur, de turbidité et de pollution organique éliminée, ainsi que l’énergie consommée, la vitesse d’usure des plaques métalliques, la quantité de boues formées et l’évolution du pH et de la conductivité électrique de l’eau.

Trouver le point d’équilibre

Les expériences ont révélé un subtil jeu d’équilibre. Quand les plaques étaient très proches, le courant était fort, ce qui accélér ait l’élimination des polluants mais augmentait aussi la consommation d’énergie, la corrosion des métaux, la production de boues et les variations de pH, en particulier pour le fer. Des écarts plus importants réduisaient les besoins énergétiques et les pertes de métal, mais diminuaient également l’efficacité du nettoyage car moins de particules métalliques utiles et de bulles gazeuses étaient produites. Le temps était aussi déterminant : l’essentiel de l’amélioration de la qualité de l’eau se produisait dans les 20 premières minutes. Au-delà, les gains se stabilisaient et les surfaces métalliques commençaient à former des couches passives qui ralentissaient le processus. Globalement, les électrodes en aluminium ont systématiquement surpassé celles en fer, éliminant davantage de couleur et de particules tout en maintenant un pH plus proche de la neutralité, ce qui est plus favorable pour le traitement en aval et la vie aquatique.

Que deviennent les boues et les sels ?

Pendant le traitement, les polluants et les particules métalliques se combinent en une boue qui se dépose hors de l’eau. L’équipe a constaté que le fer produisait plus de boues et des boues plus denses que l’aluminium, lié à une corrosion plus importante et à un pH plus élevé. Les boues d’aluminium étaient plus légères et plus faciles à séparer. Les analyses ont montré que la matière solide contenait des minéraux courants, notamment du carbonate de calcium et des composés d’aluminium, tandis que le liquide restant contenait principalement des sels dissous sans danger. La conductivité électrique diminuait généralement pendant le traitement, reflétant l’élimination des ions dissous lorsqu’ils rejoignaient les flocs en sédimentation. Ces résultats suggèrent qu’avec une gestion appropriée, les boues résiduelles et l’eau traitée peuvent être gérées de manière à limiter la pollution secondaire, et dans certains cas la boue pourrait même être réutilisée comme matériau dans d’autres procédés.

Une eau plus propre avec moins d’efforts

En comparant de nombreuses combinaisons de matériau de plaque, d’espacement et de durée de traitement, les chercheurs ont identifié des conditions de fonctionnement qui offrent un fort nettoyage sans dépenses excessives d’énergie ou de déchets. Le meilleur compromis provenait des réacteurs en aluminium avec un écart de 5 centimètres et 20 minutes de traitement. Dans ces conditions, le système a éliminé environ 83 % de deux indicateurs clés de pollution organique, presque la totalité des solides en suspension et de la couleur, et plus de 90 % de la turbidité. Fait important, il y est parvenu sans ajout de produits chimiques, en s’appuyant principalement sur l’électricité et des plaques métalliques recyclables. Pour le lecteur non spécialiste, la conclusion est simple : avec une conception intelligente, un réacteur entraîné par l’électricité peut transformer rapidement et efficacement des eaux d’usine fortement polluées et très colorées en une eau bien plus propre, offrant un outil pratique pour les industries souhaitant protéger les rivières et réduire leur empreinte environnementale.

Citation: Rezaei, S., Heidarpour, M., Aghakhani, A. et al. Comprehensive study on the batch electrocoagulation for real dyeing wastewater treatment. Sci Rep 16, 9167 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40437-2

Mots-clés: eaux usées de teinture, électrocoagulation, traitement de l’eau, pollution industrielle, électrodes en aluminium