Quel rôle jouent les aimants dans les projets d’assainissement de l’environnement ?

Dans notre quotidien, lorsqu'on pense aux aimants, on pense souvent aux aimants de réfrigérateur ou aux boussoles. Pourtant, dans le domaine de la dépollution environnementale, ils deviennent des « éboueurs » invisibles, utilisant leur pouvoir invisible pour absorber la pollution tenace du sol, de l'eau et même de l'air. Ne nécessitant ni excavation à grande échelle ni agents chimiques, la technologie magnétique, avec ses trois avantages : haute efficacité, faible consommation d'énergie et recyclabilité, gagne rapidement en popularité dans les projets de protection de l'environnement à travers le monde.

Les principes fondamentaux de l'assainissement environnemental par aimant

L'application de aimants La capacité des organismes à se réhabiliter en environnement repose principalement sur leurs propriétés physiques et chimiques uniques. Tous les organismes possèdent des champs magnétiques inhérents, et les champs magnétiques externes peuvent influencer leurs tissus et leurs processus métaboliques. Les champs magnétiques altèrent les enzymes, substances clés des organismes, influençant ainsi l'ensemble du processus biologique, de la croissance à la dégradation.

Dans la réhabilitation environnementale, les aimants jouent principalement un rôle à travers les mécanismes suivants :

- Adsorption et réduction : les matériaux à base de fer tels que la magnétite peuvent adsorber les polluants et les réduire en formes moins toxiques par transfert d'électrons.

- Séparation et concentration : La technologie de séparation magnétique peut séparer et concentrer efficacement les polluants des milieux environnementaux.

- Effet biomagnétique : Les champs magnétiques influencent l’activité microbienne et enzymatique, améliorant la capacité de biodégradation des polluants.

Les applications spécifiques sont les suivantes :

1. Application des aimants à l'assainissement des eaux

Contrôle de la pollution par les métaux lourds : La pollution par les métaux lourds constitue un enjeu majeur pour la dépollution des eaux. Des recherches ont montré que les complexes magnétite-acide fulvique sont très efficaces pour éliminer le chrome hexavalent (Cr(VI)), un métal lourd toxique.

Élimination des polluants organiques : La technologie magnétique présente également un grand potentiel pour éliminer les polluants organiques. Des matériaux à base de fer, comme l'oxyde nanoferroferrique modifié, peuvent être utilisés pour assainir l'eau contaminée par des antibiotiques (tels que le métronidazole, la roxithromycine et la tétracycline), le bisphénol A et les polybromodiphényléthers.

2. Application des aimants à l'assainissement des sols

Les technologies traditionnelles de remédiation électrocinétique des sols présentent des limites telles que la focalisation et la polarisation. Un nouveau dispositif de remédiation électrocinétique magnétisé place des électroaimants dans des rainures à l'avant et à l'arrière de la chambre de remédiation. Cela augmente le champ magnétique et le flux de courant par rapport aux méthodes électrocinétiques seules, améliorant ainsi l'efficacité de la remédiation. Des matériaux tels que le biochar magnétique et le fer nano-zérovalent modifié ont démontré d'excellentes performances dans la remédiation des métaux lourds des sols. Ces matériaux peuvent être utilisés pour remédier aux sols contaminés par le chrome, le cadmium et d'autres polluants, et pour la purification des sols par des techniques de solidification/stabilisation et de lixiviation.

3. Application des aimants au traitement des déchets solides

Recyclage des déchets magnétiques

Les déchets générés lors de la production de noyaux de ferrite doux peuvent être recyclés grâce à une série de procédés. Parmi les méthodes de recyclage, on peut citer :

A. Déversement des déchets sur un convoyeur

B. Le transporter vers un bassin de sédimentation pour décantation

C. Pompage des boues résiduaires dans un réservoir de volatilisation pour l'évaporation de l'eau

D. Le raffinage en poudre par laminage de plaques, broyage à boulets, précalcination et granulation par pulvérisation

Cette méthode permet non seulement d’économiser de l’énergie et de réduire la pollution de l’environnement, mais aussi de recycler les déchets et de réduire les coûts des produits.

Technologie de séparation magnétique

La technologie de séparation magnétique est largement utilisée dans le traitement des déchets, notamment dans :

- Traitement des eaux usées : Élimination des métaux lourds et des polluants organiques

- Traitement des minéraux : Séparation des composants minéraux précieux

- Traitement des déchets électroniques : Récupération des composants métalliques

Étude de cas de réussite

1. Dans la région des sables bitumineux de l’Alberta au Canada, des nanoparticules magnétiques ont été utilisées pour assainir 5 hm² de sol contaminé par du pétrole, réduisant le TPH de 4 600 mg/kg à 620 mg/kg en 90 jours, pour un quart du coût de la désorption thermique.

2. Une usine de galvanoplastie de Suzhou, en Chine, a mis en place un système de séparation magnétique à gradient élevé de 1,5 T, traitant 1 200 tonnes d'eaux usées par jour. Les taux de récupération de Cu²⁺ et de Ni²⁺ ont dépassé 96 %, ce qui a permis de récupérer environ 3,2 millions de yens par an.

3、Initiative européenne « CleanSea » : un navire magnétique sans pilote équipé d'un filet électromagnétique capture les microplastiques et les particules à revêtement magnétique à une profondeur de 600 m dans la mer Méditerranée, récupérant 1,2 tonne de déchets mixtes en une seule opération.

L'application des aimants à la remédiation environnementale illustre la convergence interdisciplinaire entre science des matériaux, ingénierie environnementale et géochimie. Des mécanismes microscopiques de transfert d'électrons aux applications macroscopiques de remédiation, la technologie magnétique nous aide de manière unique à restaurer la santé des environnements pollués. Grâce aux progrès constants de la science et de la technologie, son application à la remédiation environnementale se généralisera et gagnera en efficacité, contribuant ainsi davantage à la construction d'un monde propre et beau. Cela démontre non seulement l'importance de l'innovation scientifique et technologique pour résoudre les problèmes environnementaux, mais nous rappelle également que même des forces naturelles apparemment simples, comme le magnétisme, recèlent un immense potentiel pour résoudre des défis environnementaux complexes.