Le Dakota State University doté d'Alfred chaise professeur agrégé dans la fabrication laitière Maneesha Mohan utilise des bulles de nano-taille pour améliorer l'efficacité du traitement des eaux laitières.
Lorsque les produits laitiers sont produits, les eaux usées sont générées. Ces eaux usées, contenant des agents pathogènes, des composés organiques, des nutriments et d'autres polluants, doivent être traitées avant d'être déchargée dans les eaux de surface car les polluants peuvent être nocifs pour la santé humaine et peuvent créer des problèmes environnementaux.
Les plantes laitières ont souvent leur propre usine de traitement pour gérer le grand volume d'eaux usées générées chaque jour. Les usines de traitement doivent être bien conçues pour gérer les différences difficiles de volume et les concentrations d'eaux usées au quotidien.
Maneesha Mohan, présidente Alfred de l'Université d'État du Dakota du Sud en fabrication laitière et professeur agrégé au Département des produits laitiers et des sciences alimentaires, utilise une technologie simple mais innovante pour aider les usines laitières à traiter leurs eaux usées: les nanobulles.
Les nanobubles sont 2 500 fois plus petits qu'un grain de sel, mais ont des caractéristiques uniques qui ont conduit à leurs applications dans une variété d'industries, notamment l'administration de médicaments, l'agriculture et la pollution de l'eau. Mohan a d'abord appris les nanobulles en Nouvelle-Zélande. Là, la technologie est utilisée pour prolonger la durée de conservation des poissons récoltés. Les résultats sont publiés dans la revue Tendances des sciences alimentaires et de la technologie.
« En tant que scientifique laitier, j'ai été très intéressé à incorporer des nanobulles dans le champ laitier », a déclaré Mohan. « Quand je suis venu ici, j'ai commencé à enquêter sur les façons dont nous pouvons utiliser des nanobulles. »
La technologie Nanobubble fonctionne à travers un générateur, dans lequel le liquide est pompé. À l'intérieur du générateur, l'action tourbillonnante – cavitation hydrodynamique – se mette dans la zone à basse pression, brisant les plus grandes bulles de gaz en bulles de nano-taille (nanobulles).
Ces bulles remplies de gaz restent stables dans le liquide pendant de longues périodes (même quelques mois), leur permettant d'interagir avec différents composés. Ils peuvent également augmenter les taux d'oxydation. Cette caractéristique est bénéfique dans le traitement des eaux usées car elle permet une dégradation accrue des composés organiques et des solides totaux trouvés dans les eaux usées.
« Les nanobubles améliorent la qualité des eaux usées qui sont libérées », a déclaré Mohan.
Pour utiliser cette technologie, Mohan a étudié l'application de la technologie des nanobubbles dans le traitement des eaux usées laitières.
Mohan et son étudiante de maîtrise, FNU Akshit, ont commencé à travailler dans le laboratoire pour améliorer leur compréhension des nanobulles et les moyens de les appliquer dans le traitement des eaux usées laitières. Les résultats étaient prometteurs. Ils ont constaté que les nanobubles réduisent considérablement respectivement les demandes biochimiques et chimiques en oxygène ainsi que les solides en suspension de 10,6%, 5,77% et 16,5% respectivement, tout en augmentant l'oxygène dissous de 134%.
En 2024, Mohan et Akshit ont mis en œuvre la technologie Nanobubble à Valley Queen Cheese – l'une des plus grandes installations de traitement des produits laitiers du Dakota du Sud. Valley Queen Cheese, situé à Milbank, est l'un des premiers fabricants de produits laitiers à utiliser des nanobulles dans leur traitement des eaux usées et, selon Mohan, l'incorporation a été plutôt réussie car ils n'ont plus besoin d'utiliser des produits chimiques dans leur traitement des eaux usées.
« Les générateurs de nanobubbles ont joué un rôle majeur en aidant Valley Queen à contrôler la façon dont ils gèrent leurs eaux usées, et leur usine de traitement des effluents a été plus efficace après l'incorporation de nanobulles », a expliqué Mohan.
Le générateur utilisé au Valley Queen Cheese provenait d'une entreprise commerciale. Mais comme le note Mohan, ils ont identifié des moyens que les générateurs de nanobubbles puissent être améliorés spécifiquement pour l'industrie laitière. Mohan travaille maintenant avec des professeurs du Jerome J. Lohr College of Engineering pour concevoir leur propre générateur de nanobubbles.
« Dans notre laboratoire, l'idée est de regarder la durabilité et une approche holistique », a déclaré Mohan. « Nous travaillons pour améliorer l'efficacité des processus dans différents systèmes de transformation des aliments. »
Le printemps dernier, Mohan et Akshit ont publié une aperçu de la technologie Nanobubble dans les applications de traitement des produits laitiers.
