Développement et optimisation de systèmes de purification domestiques pour l'amélioration de la qualité des eaux de consommation

Development and optimization of home purification systems for the improvement of drinking water quality

• Auteur / Autrice : Ian Vedeau
• Direction : Pascal Wong wah chung, Anne-Marie Farnet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement: Chimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de l'Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LCE - Laboratoire Chimie Environnement

Mots clés

Mots clés libres

Eau potable

Systèmes LED-UV

Photodégradation

Polluants organiques

Bactéries

Drinking water

UV-LED system

Photodegradation

Organic pollutants

Bacteria

Résumé

Les eaux du robinet représentent plus de 70% de la consommation mondiale en eau et leur qualité est assurée par leur potabilisation et le suivi de critères physico-chimiques et microbiologiques encadré notamment par la DCE 2020/2184/EC. Néanmoins, il a été démontré la présence de nouveaux contaminants dans ces eaux. Ces composés peuvent être des micropolluants organiques tels que les produits pharmaceutiques ou les pesticides, des métaux comme le cadmium, ou encore des microplastiques. Par ailleurs, d'après l'OMS, une personne sur trois n'a pas accès à une eau potable de qualité dans le monde et une sur dix consommerait de l'eau non traitée contenant souvent des bactéries pathogènes telles que Escherichia Coli. Dans ce contexte, il est proposé de contribuer à l'amélioration de la qualité de ces eaux en optimisant des systèmes de purification domestiques (LaVie, LaVieSun) développés par la société Solable (https://lavie.bio/) et basés sur une technologie LED-UV. Le système LaVie a déjà prouvé son efficacité dans l'élimination du chlore et de certains pesticides et produits pharmaceutiques mais la diversité des contaminants potentiellement présents dans les eaux de consommation nécessite plus d'études. De ce fait, au-delà d'une recherche bibliographique sur la présence de ces contaminants dans les eaux de consommation (de bonne et de moins bonne qualité), l'analyse de ces eaux sera mise en œuvre afin d'établir une liste de composés organiques (micropolluants et microplastiques), métalliques et biologiques d'intérêt. A l'issu, l'efficacité d'élimination de ces composés et souches cibles dans les eaux sera effectuée dans des conditions contrôlées et à des concentrations supérieures à celles mesurées classiquement afin d'identifier les sous-produits, d'établir les cinétiques de disparition et les mécanismes réactionnels par LC-QTof-MS ou GC-MS-MS. Ces expériences impliqueront de modifier les systèmes actuels en modifiant le temps d'exposition, les sources lumineuses ou encore le taux de chlore résiduel afin de simuler les variabilités de ce paramètre dans les eaux de consommation. Pour les microplastiques, un système de filtration est envisagé en s'appuyant sur l'analyse des microplastiques par microscopie Infrarouge et/ou Pyrolyse-GC-MS et pour les bactéries, en plus de leur élimination, leur potentiel de revivification sera exploré. Enfin, la validation des systèmes sera réalisée sur des eaux de consommation contenant ces composés et souches cibles à des concentrations réalistes et l'innocuité du procédé sera évaluée à l'aide de tests d'écotoxicité tels que MicroTox.

Tap water accounts for over 70% of the world's water consumption, and its quality is ensured by potabilization and the monitoring of physico-chemical and microbiological criteria governed by the WFD 2020/2184/EC. Nevertheless, the presence of new contaminants in these waters has been demonstrated. These include organic micropollutants such as pharmaceuticals and pesticides, metals such as cadmium, and microplastics. Furthermore, according to the WHO, one in three people in the world has no access to quality drinking water, and one in ten consumes untreated water often containing pathogenic bacteria such as Escherichia Coli. In this context, it is proposed to contribute to improving the quality of these waters by optimizing domestic purification systems (LaVie, LaVieSun) developed by the Solable company (https://lavie.bio/) and based on LED-UV technology. The LaVie system has already proved its effectiveness in eliminating chlorine and certain pesticides and pharmaceutical products, but the diversity of contaminants potentially present in drinking water requires further study. For this reason, in addition to literature research on the presence of these contaminants in drinking water (of good and less good quality), analysis of this water will be carried out to establish a list of organic compounds (micropollutants and microplastics), metals and biological compounds of interest. The elimination efficiency of these target compounds and strains in water will then be tested under controlled conditions and at concentrations higher than those conventionally measured, in order to identify by-products, establish disappearance kinetics and reaction mechanisms using LC-QTof-MS or GC-MS-MS. These experiments will involve modifying current systems by altering exposure times, light sources or residual chlorine levels, in order to simulate the variability of this parameter in drinking water. For microplastics, a filtration system is envisaged, based on analysis of microplastics by infrared microscopy and/or Pyrolysis-GC-MS, and for bacteria, in addition to their elimination, their revivification potential will be explored. Finally, the systems will be validated on drinking water containing these target compounds and strains at realistic concentrations, and the safety of the process will be assessed using ecotoxicity tests such as MicroTox.