Réduire les contaminants dans les eaux naturelles
Achetée sur Getty Images. Droits d’auteur.
Comment s'attaquer à l'accumulation des contaminants relargués dans les eaux naturelles, comme celles du fleuve Saint-Laurent. afin de préserver les écosystèmes aquatiques et la santé humaine?
En tant qu’ingénieur et chercheur en traitement des eaux, Mathieu Lapointe, professeur au Département de génie de la construction à l’École de technologie supérieure (ÉTS), s’inquiète de l’accumulation de contaminants relargués dans les eaux naturelles, notamment dans le fleuve Saint-Laurent. « C’est un enjeu pour les écosystèmes aquatiques et pour la santé humaine. » L’eau du fleuve, on la boit.
Le professeur Lapointe s’est donc fixé comme objectif de trouver des solutions pour capturer les contaminants réfractaires aux technologies de traitement conventionnelles.
Faire échec aux microcontaminants
Mathieu Lapointe est professeur-chercheur au Département de génie de la construction, à l’ÉTS.
Si les microcontaminants réussissent à passer au travers du système de filtration des eaux contaminées, pourquoi ne pas grossir leur taille ? Cette piste amène Mathieu Lapointe à s’intéresser à la conversion des contaminants minuscules en flocs, c’est-à-dire en agrégats de fines particules. En s’inspirant de la capacité d’agglomération du papier hygiénique, Mathieu modifie la surface d’une fibre longue à base de cellulose sur laquelle s’agglutinent les polluants.
Il ajoute ensuite une autre fibre, puis une autre, jusqu’à ce qu’un enchevêtrement de fibres emprisonne les nanocontaminants, alors retenus dans la « passoire » de la station d’épuration. « Ces flocs sont 10 à 20 fois plus gros que ce qu’on pouvait former auparavant, ce qui améliore grandement leur rétention lors de la décantation et de la filtration », explique le chercheur.
Ses travaux sont publiés dans les prestigieuses revues scientifiques Environmental Science and Technology Nature, npj/clean water et Nature Sustainability.
Après des années consacrées à la recherche de procédés novateurs, le champ d’expertise de Mathieu Lapointe s’élargit. Il englobe maintenant quatre aspects :
- la production d’eau potable
- le traitement des eaux usées domestiques
- le traitement des eaux usées industrielles
- la gestion des eaux de ruissellement, un enjeu de plus en plus préoccupant pour les municipalités.
« On avait peut-être minimisé le risque des eaux de ruissellement par le passé. Maintenant, on connaît mieux leur toxicité », admet l’ingénieur Lapointe.
Traiter l’eau de ruissellement
Bétonnées, asphaltées, nos villes sont devenues imperméables. Les eaux pluviales ne peuvent que se réfugier dans les égouts, entraînant avec elles microplastiques, pesticides, restes de Big Mac, résidus de pneus, sel de déglaçage et toutes sortes de polluants qui jonchent les rues de Montréal. Que faire?
Les ingénieurs et ingénieures planchent sur des solutions à faible coût qui pourraient traiter l’eau de ruissellement chargée de contaminants avant qu’elle n’atteigne le fleuve. Mathieu explique le principe des zones d’infiltration et de bassins de rétention d’eau pluviale qu’on aménagerait systématiquement à des endroits stratégiques de la ville. Ces réservoirs serviraient à faire décanter les contaminants et à les filtrer.
Autre avenue possible, remplacer les grandes surfaces étanches des centres commerciaux par des stationnements gazonnés. « En tant qu’ingénieurs civils, on essaie de prendre le chemin inverse : changer des espaces imperméables en étendues poreuses pour qu’ils puissent absorber l’eau de pluie ».
Les microplastiques et les résidus de composés pharmaceutiques
Dans toutes les sphères du traitement des eaux, on retrouve deux types de polluants. Les contaminants normés, c’est-à-dire ceux qui sont connus et mesurables, et les contaminants émergents, notamment les microplastiques et les résidus de composés pharmaceutiques. « On ne sait pas trop combien il y en a dans les eaux et on évalue encore mal leur degré de toxicité une fois qu’ils sont relâchés dans l’environnement », constate Mathieu Lapointe.
Bien qu’une faible quantité seulement réussisse à se faufiler dans les cours d’eau naturels, l’accumulation de ces intrus, parfois non biodégradables, demeure une préoccupation des chercheurs à l’échelle planétaire.
Savoir appliquer le concept
Maintenant professeur en génie de l’environnement à l’ÉTS, Mathieu Lapointe propose aux futurs ingénieurs et ingénieures une approche axée sur l’optimisation des procédés de traitement des eaux. Il rêvait depuis longtemps de pouvoir enseigner des concepts complexes et de démontrer leurs champs d’application en temps réel. « Cette espèce de crescendo dans la transmission des connaissances et dans la vulgarisation scientifique, j’ai toujours adoré! ».
Il poursuit donc ses recherches visant à réduire l’impact environnemental des sociétés sur nos ressources en eau en créant des solutions de décontamination qui pourront être utilisées un peu partout dans le monde.
À propos de Mathieu Lapointe
Mathieu Lapointe est professeur au Département de génie de la construction à l’École de technologie supérieure (ÉTS), depuis juillet 2022.
Après un baccalauréat en génie civil à Polytechnique Montréal, Mathieu Lapointe s’inscrit à la maîtrise en génie de l’environnement. Mais c’est lors de son passage en accéléré au doctorat que son intérêt pour le traitement des eaux devient sa vocation.
Encadré durant ses études de maîtrise et de doctorat par le professeur Benoit Barbeau, Mathieu Lapointe découvre l’univers de la recherche et y prend goût. Il adopte la stratégie pratico-pratique du réputé professeur en génie civil à Polytechnique : plutôt que de se concentrer uniquement sur la divulgation des problèmes, trouvons des solutions.
Mathieu Lapointe suivra également ce précieux conseil lors de son postdoctorat à l’Université McGill sous la supervision de la professeure titulaire en génie chimique et chercheuse de renommée internationale Nathalie Tufenkji, grâce à qui il créera ses premiers matériaux. C’est là qu’il commence à s’aventurer hors des sentiers battus et à penser autrement.
Les travaux de Mathieu Lapointe ont été récompensés par plusieurs prix, dont le prix Mitacs pour innovation exceptionnelle, le prix Honoris Genius relève en 2022, qui est décerné annuellement par l’Ordre des ingénieurs du Québec, pour sa contribution liée à la création des fibres fonctionnalisées.
