Application de la technologie plasma DBD pour l'élimination des antibiotiques dans le traitement des eaux usées

Mots clés

Plasma non thermique, Interactions plasma-liquide, Traitement des eaux usées, Décharge à barrière diélectrique, Technologies d'oxydation avancée, Résidus pharmaceutiques

Détail de l'offre

Contexte :
Les antibiotiques sont fréquemment présents dans les milieux environnementaux tels que les eaux de surface et souterraines, et sont considérés comme des contaminants émergents en raison de leur persistance et de leur contribution à la résistance aux antibiotiques, un problème mondial crucial en matière de santé. Ces dernières années, les décharges plasma dans les liquides ont suscité un vif intérêt, notamment en raison de leur vaste potentiel dans des domaines tels que le traitement chimique, la biotechnologie, les solutions environnementales ou la médecine. Les interactions plasma-liquide représentent un nouvel outil permettant d'activer et de décontaminer efficacement l'eau grâce à la réactivité unique du plasma. Ces interactions entre le plasma et le liquide induisent une cascade d'effets physiques et chimiques. Les réactions d'interaction plasma-liquide produisent une quantité considérable d'espèces chimiquement actives qui se forment à l'interface plasma-liquide. Ces espèces sont ensuite transférées de l'interface au liquide, où elles peuvent déclencher les réactions souhaitées dans les échantillons biologiques. Parmi les espèces les plus importantes identifiées dans les liquides figurent OH, O, O3, NO, H, H2O2, NO2-, O2-, NO3-, etc. Ces composés, également appelés espèces réactives de l'oxygène et de l'azote (RONS), se sont révélés efficaces pour détruire les polluants organiques.
Au fil du temps, les sources plasma à pression atmosphérique telles que les décharges à barrière diélectrique (DBD) ont été étudiées comme processus potentiels pouvant être utilisés pour le traitement des eaux usées.
Même si les traitements plasma ont prouvé leur efficacité pour l'élimination d'une large gamme de contaminants, de nombreux défis restent encore à relever. Par exemple, l'élimination des polluants n'est pas toujours complète, les processus sont consommateurs d'énergie et de temps, et les capacités de traitement et les concentrations de contaminants traitées restent assez limitées. Il y a également un manque de configurations appropriées pour une mise à l'échelle facile. En outre, la compréhension des mécanismes impliqués dans les interactions plasma-liquide reste un axe majeur de la recherche en cours, qui nécessite des études plus approfondies. En particulier, la formation et l'interaction d'espèces réactives dans le milieu plasma, ainsi que leur transport à travers la frontière plasma-liquide, sont des domaines critiques qui nécessitent des recherches approfondies.

Objectifs et méthodes :
A partir des questions en suspens mentionnées ci-dessus, ce projet est conçu pour se concentrer sur les objectifs principaux suivants :
1 : Étudier le potentiel de la décharge plasma DBD pour éliminer les antibiotiques dans l'eau tels que le sulfaméthoxazole (SMX) et la Ciprofloxacine (CIP). Ces deux antibiotiques sont des contaminants environnementaux persistants qui ne sont pas éliminés efficacement par les procédés conventionnels de traitement des eaux usées. Ces deux antibiotiques présentent des risques écotoxiques et contribuent au développement de bactéries résistantes aux antibiotiques, un problème de santé publique de plus en plus préoccupant. Plutôt que de se concentrer sur le traitement de nouveaux composés antibiotiques, l'objectif principal de ce projet de doctorat est de développer un système évolutif à base de plasma capable d'éliminer efficacement ces antibiotiques de ce type et pouvant être transféré vers des applications réelles.
2 : Étudier les mécanismes réactionnels pour clarifier les processus d'interaction plasma-liquide, en particulier le transport et la réaction des espèces générées dans l'environnement plasma avec le liquide.