Développement des procédés de production de nanocomposites à base de carbone à partir de résidus industriels et leurs applications comme catalyseurs et adsorbants pour le contrôle de bioaérosols

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La gestion des résidus organiques est un enjeu majeur à l'échelle mondiale. Leur enfouissement a un grand impact environnemental, même si le biogaz produit par leur transformation est récupéré et utilisé comme biocombustible. Les nouvelles normes environnementales, visant à détourner l'enfouissement des résidus organiques, poussent les municipalités et les entreprises à trouver des voies de valorisation. Les technologies les plus utilisées sont le compostage et la biométhanisation. Cependant, leur utilisation par de petits joueurs est limitée à cause des coûts de capital et d'opération élevés et la faible valeur de retour sur l'investissement. Des nouvelles voies de valorisation sont nécessaires, afin de rendre possible le recyclage du carbone dans un mode d'économie circulaire. Les voies biologiques et thermochimiques pour l'obtention de produits à valeur ajoutée deviennent de plus en plus attrayantes. Dans le cas de résidus organiques d'origine industrielle, les procédés de transformation thermochimique ont l'avantage de pouvoir transformer des matériels contenant des composés potentiellement nuisibles à l'activité microbienne, tels que des métaux et des composés organiques toxiques. L'objectif principal du projet est le développement des procédés thermochimiques, par voie sèche et voie humide qui permettent d'obtenir des nano-composites avec des structures bien définies (nano-fils, nano-sphères et nano-éponges). Le potentiel d'application comme adsorbants ou photo-catalyseurs de ces structures sera validé en traitant des bioaérosols synthétiques contenant des bactéries pathogènes et des virus. Le traitement des bioaérosols sera effectué à l'échelle laboratoire et des modèles des cinétiques d'inactivation et d'enlèvement seront ajustés aux données expérimentales, afin de produire les paramètres nécessaires pour le design et validation des unités de traitement de bioaérosols à une échelle pilote, tels que le taux d'enlèvement, la capacité d'élimination et le temps de résidence. Afin de produire ces nano-composites, des résidus agroalimentaires et industriels seront mélangés et transformés par voir thermochimique. L'hypothèse principale est que les molécules inductrices des structures mentionnées (ex. saccharides, protéines et lipides) seront apportées par les résidus agroalimentaires, tandis que les métaux réactifs (titane, zinc et fer) par les résidus industriels. Le marché d'adsorbants et de catalyseurs est très important à l'échelle mondiale et la possibilité de produire des nano-composites ayant des propriétés ouvre la porte à de nouvelles options de valorisation. Cela contribuera à diminuer les émissions de gaz à effet de serre (GES) par une transformation des résidus organiques par des procédés à faible empreinte carbone.