Traitement électrochimique couplé à des films de birnessite électrodéposée appliqué à la dégradation de polluants émergents

Electrochemical treatment coupled to electrodeposited birnessite thin films applied to the degradation of emerging pollutants

Laboratoire Analyse et Modélisation pour la Biologie et l'Environnement (LAMBE), UMR 8587, Bd François Mitterrand, 91025 Évry, France,
anne.pensel@univ-evry.fr, sophie.peulon@univ-evry.fr, annie.chausse@univ-evry.fr

Résumé

Cet article présente l'utilisation réussie de films minces électrodéposés de birnessite, un matériau non toxique à base d'un élément abondant, en tant que matériau d'électrode pour le développement d'un traitement électrochimique simple, efficace, peu onéreux et facile à mettre en œuvre dans des conditions très douces, pour dégrader et minéraliser des polluants organiques. L'idée originale consiste à coupler les propriétés oxydantes naturelles de la birnessite à un traitement d'oxydation électrochimique dans le but d'augmenter ses capacités de dégradation. Deux polluants pertinents ont été testés. Le glyphosate (N-(phosphonométhyl) glycine) est le principe actif du Roundup(r), un herbicide à large spectre le plus utilisé dans le monde. En raison de cette utilisation intensive, le glyphosate est un des pesticides le plus retrouvé dans l'environnement. L'AMPA (acide aminométhylphosphonique) est le principal métabolite du glyphosate, plus toxique et persistant que son parent. Ce composé peut provenir aussi de la dégradation des acides phosphoniques présents dans les détergents, et c'est pourquoi l'AMPA se retrouve également très fréquemment dans l'environnement, notamment en milieu urbain, et très récemment en milieu marin. De très bonnes capacités de minéralisation ont été obtenues pour ces deux polluants (0,720 g glyphosate minéralisé / g birnessite ; 0,105 g AMPA minéralisé / g birnessite) à des coûts énergétiques très bas, ce qui permet d'envisager des applications potentielles pour des traitements soit à des concentrations de niveau environnemental en complément de traitements existants, soit directement à la source de pollution.

Abstract

This article presents the successful use of electrodeposited birnessite thin films, a non-toxic material based on an abundant element, as the electrode material for the development of a simple, efficient, electrochemical treatment, inexpensive and easy to implement under very soft conditions to degrade and mineralize organic pollutants. The original idea is to combine the natural oxidant properties of birnessite to an electrochemical oxidation treatment in order to increase its capacity of degradation. Two relevant pollutants were tested. Glyphosate (N-(phosphonomethyl) glycine) is the main active ingredient in Roundup(r), a broad-spectrum herbicide, which is the most commonly used in worldwide. Due to this extensive use, glyphosate is one of the most pesticides found in the environment. AMPA (aminomethylphosphonic acid) is the major metabolite of glyphosate, more toxic and persistent than its parent. This compound can also come from the degradation of phosphonic acids present in detergents, that is why AMPA is also found very frequently in the environment, particularly in urban areas, and most recently in marine environment. Very good mineralization capacities were obtained for these two pollutants (0.720 g glyphosate mineralized / g birnessite; 0.105 g mineralized AMPA / g birnessite) at very low energy costs, allowing to consider potential applications for treatments either environmentally concentrations to complement existing treatments, either directly to the source of pollution.