Solutions de traitement des eaux usées pour l’industrie pharmaceutique

A portrait of Maheswaran Nair, wearing glasses, a dark suit, checkered shirt, and a navy tie, with a neutral grey background.

Depuis que les inquiétudes concernant les risques potentiels de la pollution pharmaceutique ont été soulevées à la fin des années 1990, les autorités environnementales se sont saisies du sujet et ont mis en place des politiques continuellement mises à jour et strictement appliquées. Mais le traitement approprié des eaux usées générées pendant l’exploitation des installations de fabrication pharmaceutique reste un défi pour l’industrie, car les méthodes de traitement génériques sont incapables d’éliminer les traces de produits pharmaceutiques susceptibles de se retrouver dans les eaux usées rejetées.

Naturellement, en raison de cette exposition constante, la vie aquatique présente un risque plus élevé d’être affectée négativement : alors qu’un médicament anti-inflammatoire s’est révélé endommager les branchies et les poumons des poissons, certaines hormones ou certains composés qui imitent les propriétés des hormones sont capables de les féminiser ou de les masculiniser et représentent une menace pour leur population. La rareté de l’eau dans certaines régions a conduit à la pratique de la réutilisation des eaux usées, exposant également les humains à des traces de produits pharmaceutiques.

L’industrie comprend parfaitement l’impact négatif de la contamination de l’eau et s’engage à protéger l’environnement et à se conformer aux normes continuellement mises à jour. Mais les méthodes génériques, conçues pour traiter un large éventail de déchets potentiels, ne sont pas adaptées à ses besoins spécifiques. Les eaux usées pharmaceutiques (PWW) sont souvent mélangées à d’autres types de déchets et le type ainsi que la quantité de médicaments fabriqués diffèrent d’une installation à l’autre. Par conséquent, les PWW présentent des caractéristiques diverses et varient, par exemple, en termes de DBO, de résidus médicamenteux spécifiques et de pH, ce qui nécessite des méthodes de traitement ciblant spécifiquement certains types de déchets.

The image shows two distinct scenes: on the left, a worker is seen installing equipment in a facility with large ducts and industrial infrastructure. On the right, two workers in cleanroom suits operate equipment inside a sterile, glass-enclosed environment.

Solutions existantes pour le traitement des eaux usées pharmaceutiques

Au lieu de développer des approches entièrement nouvelles, il peut être judicieux de trouver une solution de contournement fondée sur des solutions existantes – et ainsi d’économiser du temps et de l’argent. Cela inclurait l’exploration d’installations déjà en service et l’identification de la meilleure technologie disponible pour un projet similaire. Certaines des méthodes conventionnelles (qui peuvent être différenciées en traitements physiques, chimiques, biologiques et thermiques) éliminent au moins certains produits pharmaceutiques et pourraient déjà être suffisantes.

Le procédé à boues activées est une méthode courante de traitement biologique qui utilise des micro-organismes pour dégrader les composés organiques présents dans les eaux usées. Mais la capacité à décomposer les polluants varie. Des médicaments comme le sulfaméthoxazole (antibiotique), l’ibuprofène et l’acide acétylsalicylique (un produit de dégradation de l’aspirine) se dégradent en 2 à 5 jours jusqu’à 98 % ; des antiépileptiques comme la gabapentine se dégradent au moins partiellement. La roxithromycine (antibiotique), en revanche, nécessite 5 à 10 jours pour se dégrader, tandis que des médicaments comme la carbamazépine (médicament antiépileptique) et le diazépam (médicament psychoactif) n’ont montré aucune dégradation significative même après 20 jours. Par conséquent, des méthodes alternatives sont nécessaires pour détruire les faibles quantités de médicaments toxiques dans les eaux usées.

Une autre solution viable pour le traitement des eaux usées pharmaceutiques est un procédé membranaire avancé permettant d’éliminer ou de concentrer les médicaments présents dans les eaux usées. Deux technologies membranaires largement utilisées sont la nanofiltration et l’osmose inverse. Là encore, l’efficacité varie en fonction des caractéristiques des effluents concernés. Avec une taille de pores de 0,002 micromètre (2 nm), un filtre de nanofiltration typique est capable d’éliminer la plupart des substances organiques, presque tous les virus, d’autres molécules organiques et une gamme de sels, mais il montre des limites lorsqu’il s’agit de retenir des polluants de plus faible poids moléculaire. Ceux-ci peuvent être traités au moyen de la filtration membranaire sous pression appelée osmose inverse (taille de pores typique du filtre : 0,1 nm). Un procédé membranaire présente une empreinte au sol réduite, est rapide à installer grâce à des systèmes standardisés prêts à l’emploi, et est donc plus facile à intégrer dans des installations existantes. Toutefois, tant l’équipement que son fonctionnement énergivore sont coûteux, et ce traitement n’est pas un procédé de destruction mais ne fait que séparer et concentrer les polluants. Un procédé de destruction quelconque (oxydation thermique/chimique/aérobie) est ensuite nécessaire pour les éliminer, et le concentrat doit être évacué ou évaporé afin d’atteindre un rejet liquide nul.

Un procédé d’oxydation avancée (AOP) est une méthode qui soit détruit les polluants, soit convertit les composés non biodégradables en composés biodégradables. L’AOP est une réponse à la plupart des médicaments réfractaires qui échappent à l’oxydation aérobie, à l’oxydation chimique ou aux procédés membranaires.

En fonction des caractéristiques des résidus de médicaments présents dans les eaux usées, plusieurs options de traitement sont disponibles. Mais chacune présente ses propres avantages et inconvénients : elles ne traitent que certains types d’effluents et peuvent devoir être combinées pour prévenir efficacement la contamination de l’eau. Ou bien elles sont coûteuses à mettre en œuvre et à exploiter – même si une partie de l’investissement peut être récupérée par le recyclage de l’eau pour des procédés non critiques. En particulier lors de la modernisation d’installations existantes, les contraintes d’espace doivent également être prises en compte.

The image shows a modern building with a sleek, curved design featuring large glass windows and white exterior panels. The building appears to be an office or institutional facility, illuminated from within during dusk or early evening.

De l’identification aux essais jusqu’à la mise en œuvre

Comme il n’existe pas de solution universelle applicable à tous les types d’installations de fabrication pharmaceutique, la « meilleure technologie disponible » doit être identifiée afin de garantir la protection de l’environnement et un certain retour sur investissement. D’un point de vue à la fois technique et économique, de nombreuses variables doivent être prises en compte avant la mise en place d’un système commercial, ce qui nécessite un plan d’exécution par phases et des essais en environnement réel. Du point de vue d’Exyte, le parcours de développement de chaque installation doit inclure une évaluation des systèmes existants ainsi que des caractéristiques des PWW, ainsi qu’un système d’essai pilote permettant d’estimer les coûts et les performances, d’identifier les problèmes opérationnels potentiels et d’évaluer les exigences d’une solution automatisée à grande échelle.

Exyte est en mesure de fournir l’ensemble des services requis pour de tels projets : analyser la situation environnementale et réaliser une étude de procédé, développer un concept puis une conception détaillée, entreprendre les constructions et installations nécessaires, et même mettre en service et certifier le système complet. En s’appuyant sur son réseau mondial d’ingénieurs et de technologues, présents dans toutes les grandes régions (APAC, EMEA, AMER) et étroitement connectés aux fabricants d’équipements et aux fournisseurs de technologies, Exyte peut identifier, tester puis mettre en œuvre une solution optimale pour chaque projet.

Souvent, les réglementations ne laissent guère le choix, mais la protection de l’environnement dans lequel nous vivons et travaillons devrait être dans l’intérêt de tous. Exyte s’engage en faveur de cette protection et se considère bien positionnée pour soutenir les efforts de ses clients à cet égard grâce à une offre complète de services et à son expertise mondiale en ingénierie.

À propos de Maheswaran Nair

Maheswaran Nair est ingénieur chimiste et possède plus de 30 ans d’expérience dans le traitement de l’eau et des eaux usées pour les installations de haute technologie et le secteur des sciences de la vie. Il a été un membre clé de l’équipe technique sur plusieurs projets impliquant des systèmes très avancés d’eau ultrapure et de traitement des eaux usées à Singapour, en Malaisie, aux États-Unis et en Chine.

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