Le sélénium est l’un des principaux contaminants, et jusqu’ici coûteux à éliminer, des flux d’eaux usées des centrales électriques alimentées au charbon. Les inquiétudes abondent maintenant concernant la toxicité du sélénium dans d’autres flux, y compris les eaux usées des résidus d’exploitation minière, les flux de décharge des raffineries de pétrole et même certaines eaux souterraines utilisées pour l’appoint de l’usine.
Le sélénium est un élément mineur qui a des propriétés biochimiques similaires à celles du soufre et est largement distribué dans les roches, les sols et les organismes vivants. Il peut se produire dans quatre états d’oxydation différents : séléniure (-2), sélénium élémentaire (0), sélénite (+4) et sélénate (+6). Le sélénium élémentaire (Se0) existe sous une forme cristalline et est généralement incorporé dans les particules du sol. Dans les flux d’eaux usées mentionnés ci-dessus, le sélénium existe souvent sous forme d’anions SeO32- (sélénite) et SeO42- (sélénate). Alors que des traces de sélénium sont un nutriment humain essentiel, dans les concentrations qui existent souvent dans les eaux usées, le sélénium peut être assez toxique. Il se bioaccumule facilement tout au long de la chaîne alimentaire à des niveaux qui peuvent avoir des effets néfastes sur la vie aquatique et la faune de plus haut niveau, y compris les poissons et les oiseaux qui se nourrissent de poissons et d’invertébrés. (Risher, et al., 2001)
L’Environmental Protection Agency des États-Unis (USEPA) a proposé des règlements (partie 40 CFR 423) sur la concentration de sélénium dans certains flux de décharge d’eaux usées aussi récemment que novembre 2019 (la période d’examen vient de s’achever en janvier 2020). Par exemple, les principales limites de décharge de sélénium dans les flux d’eaux usées de désulfuration des gaz de combustion (FGD) des centrales électriques au charbon sont énumérées ci-dessous dans ces derniers règlements proposés.
Tableau 1 - Limites de sélénium primaire de l’EPA sur les décharges d’eaux usées de FGD
| Moyenne à long terme (µg/L) | Limitation maximale quotidienne (µg/L) | Limitation moyenne mensuelle (µg/L) |
| 16,6 | 76 | 31 |
La meilleure technologie disponible (BAT) de l’EPA à ce jour pour l’élimination du sélénium a été le traitement biologique avec adsorption des composés de sélénium oxydé sur un substrat organique, puis digestion des oxydes de sélénium par des micro-organismes qui convertissent les composés en sélénium élémentaire retenu par les microbes. Ces systèmes sont très volumineux et coûteux; si chers en fait que les usines ont parfois choisi de fermer plutôt que d’installer et de faire fonctionner cet équipement.
Il existe maintenant une alternative physico-chimique en instance de brevet à l’élimination biologique du sélénium, qui utilise une formulation sur mesure dans l’équipement de procédé existant pour une série de réactions chimiques avec le sélénium. Des tests en laboratoire et des résultats sur le terrain ont montré que non seulement le sélénium est efficacement éliminé à l’aide de ce procédé, mais que des métaux supplémentaires et des oxydes métalliques sont également éliminés. Ces métaux comprennent l’arsenic, le mercure et le molybdène. L’effluent du processus physico-chimique, contenant de fins précipités, est traité avec un floculant spécial dans un clarificateur. Les solides tombent et sont périodiquement soufflés vers le réservoir de stockage des boues, avec la conversion finale des boues en un gâteau solide via un équipement de déshydratation des boues standard. Les données des tests TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure) ont démontré que ce gâteau (soumis à un traitement pour tout autre composant dangereux) est plus stable et peut être mis en décharge comme déchet non dangereux.
Les tableaux suivants présentent les résultats à l’échelle de laboratoire sur deux échantillons sur des sites d’exploitation minière et des raffineries.
Tableau 2 - Essais d’élimination du sélénium dans l’eau d’exploitation minière
| Constituant | Concentration |
| Sélénium (µg/l sous forme de Se) | 30,16 |
| Sélénium traité (µg/l sous forme de Se) | 2,9 |
Tableau 3 - Essais d’élimination du sélénium des eaux usées des raffineries
| Échantillon | Concentration |
| Sélénium des eaux usées de raffinage du pétrole non traité (µg/l sous forme de Se) | 24,4 |
| Sélénium des eaux usées de raffinage du pétrole traité (µg/l sous forme de Se) | <2,5 |
L’élimination physico-chimique du sélénium à l’aide d’un équipement de traitement de l’eau traditionnel peut permettre aux entreprises d’économiser des millions de dollars par rapport aux meilleurs coûts technologiques disponibles et peut être le facteur décisif dans la poursuite de l’exploitation ou l’arrêt.
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Référence
- Risher, John, McDonald, A. Rosa, Citra, Mario J., Amata, Richard J., Syracuse Research Corporation, Toxicological Profile for Selenium, rapport préparé pour le US Department of Health and Human Services, Public Health Service, Agency for Toxic Substances and Disease Registry, extrait de https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp92.pdf.
