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Solutions pour le traitement des eaux usées dans 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 exprimées à la fin des années 1990, les autorités environnementales se sont penchées sur la question et ont introduit des politiques qui sont continuellement mises à jour et strictement appliquées. Mais le traitement approprié des eaux usées produites par les installations de fabrication de produits pharmaceutiques reste un défi pour l'industrie, car les méthodes de traitement génériques ne sont pas en mesure d'éliminer les traces de produits pharmaceutiques qui peuvent se retrouver dans les effluents.

Naturellement, en raison de l'exposition constante, la vie aquatique risque davantage d'être affectée : Alors qu'il a été démontré que certains anti-inflammatoires endommagent les branchies et les poumons des poissons, certaines hormones ou composés qui imitent les propriétés des hormones sont capables de les féminiser ou de les masculiniser et constituent une menace pour leur population. La pénurie d'eau dans certaines régions a entraîné la réutilisation des eaux usées, exposant ainsi l'homme à des traces de produits pharmaceutiques.

L'industrie ne comprend que trop bien l'impact négatif de la contamination de l'eau et s'engage à protéger l'environnement et à se conformer aux normes constamment mises à jour. Mais les méthodes génériques, conçues pour traiter un large éventail de déchets potentiels, ne sont pas applicables à leurs besoins spécifiques. Les eaux usées pharmaceutiques sont souvent mélangées à d'autres types de déchets et le type et la quantité de médicaments fabriqués varient d'une installation à l'autre. Par conséquent, les eaux usées pharmaceutiques présentent des caractéristiques diverses et varient, par exemple, en termes de DBO, de résidus de médicaments spécifiques et de valeur 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 pourrait être judicieux de trouver une solution de contournement basée sur des solutions existantes, ce qui permettrait d'économiser du temps et de l'argent. Il s'agit notamment d'explorer les installations déjà en service et d'identifier la meilleure technologie disponible pour un projet similaire. Certaines des méthodes conventionnelles (qui peuvent être différenciées en traitement physique, chimique, biologique et thermique) éliminent au moins certains produits pharmaceutiques et peuvent déjà être suffisantes.

Le procédé des boues activées est une méthode courante (traitement biologique) qui fait appel à des micro-organismes pour dégrader les composés organiques présents dans les eaux usées. Mais la capacité à décomposer le polluant varie. Des médicaments comme le sulfaméthoxazole (antibiotique), l'ibuprofène et l'acide acétylsalicylique (un produit de dégradation de l'aspirine) se dégradent dans les 2 à 5 jours jusqu'à 98 % ; les antiépileptiques comme la gabapentine se dégradent au moins partiellement. La roxithromycine (antibiotique), quant à elle, a besoin de 5 à 10 jours pour se dégrader, tandis que des médicaments comme la carbamazépine (antiépileptique) et le diazépam (psychotrope) n'ont montré aucune dégradation significative, même après 20 jours. Des méthodes alternatives sont donc nécessaires pour détruire les traces de médicaments toxiques dans les eaux usées.

Une autre solution viable pour le traitement des eaux usées est un processus membranaire avancé pour éliminer ou concentrer les médicaments des eaux usées. Deux technologies membranaires largement utilisées sont la nanofiltration et l'osmose inverse. Là encore, l'efficacité varie en fonction des caractéristiques des déchets en question. Avec une taille de pore de 0,002 micromètre (2nm), un filtre de nanofiltration typique est capable d'éliminer la plupart des substances organiques, presque tous les virus, d'autres molécules organiques et une série de sels, mais n'est pas en mesure de rejeter les polluants ayant un poids moléculaire plus faible. Ces lacunes peuvent être comblées par l'utilisation d'une membrane de filtration sous pression appelée osmose inverse (taille typique des pores du filtre : 0,1 nm). Un procédé membranaire est moins encombrant, rapide à mettre en place grâce à un système standardisé prêt à l'emploi, et donc plus facile à intégrer dans des installations existantes. Cependant, l'équipement et son fonctionnement à forte intensité énergétique sont coûteux et ce traitement n'est pas un processus de destruction, mais se contente de séparer et de concentrer le polluant. Un processus de destruction (oxydation thermique/chimique/aérobie) est nécessaire pour l'éliminer ensuite et le concentré doit être évacué ou évaporé pour obtenir un rejet sans liquide.

Un procédé d'oxydation avancée (POA) est une méthode qui détruit le polluant ou convertit un polluant non biodégradable en un polluant biodégradable. L'AOP est une réponse à la plupart des médicaments réfractaires qui échappent à l'oxydation aérobie, à l'oxydation chimique ou au processus membranaire.

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

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 à la mise en œuvre en passant par les essais

Comme il n'existe pas de solution unique applicable à tous les types d'installations de fabrication de produits pharmaceutiques, la "meilleure technologie disponible" doit être identifiée pour garantir la protection de l'environnement et un certain retour sur investissement. D'un point de vue technique et commercial, de nombreuses variables doivent être prises en compte avant la mise en œuvre d'un système commercial, ce qui nécessite un plan d'exécution par étapes et des tests dans un environnement réel. Du point de vue d'Exyte, le développement de chaque installation doit comprendre une évaluation des systèmes existants et des caractéristiques des eaux usées, ainsi qu'un système d'essai pilote pour estimer les coûts et les performances, identifier les problèmes opérationnels potentiels et 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 mener une étude de processus, développer un concept et plus tard une conception détaillée, entreprendre les constructions et les installations nécessaires et même mettre en service et certifier le système complet. En s'appuyant sur son réseau mondial d'ingénieurs et de technologues, situés dans toutes les grandes régions (APAC, EMEA, AMER) et bien connectés avec les fabricants d'équipements et les fournisseurs de technologies, Exyte peut identifier, tester et finalement mettre en œuvre une solution optimale pour chaque projet.

Les réglementations ne laissent souvent pas beaucoup de choix, mais la protection de l'environnement dans lequel nous vivons et travaillons devrait être dans notre intérêt à tous. Exyte s'engage à assurer cette protection et se sent bien placé pour soutenir les efforts de ses clients à cet égard, grâce à une gamme complète de services et à une expertise globale en matière d'ingénierie.

À propos de Maheswaran Nair

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

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