Nouveau procédé pour l'élimination efficace et écologique du germanium dans les eaux usées industrielles
La production moderne de semi-conducteurs génère des quantités considérables d'eaux usées dont le traitement pose souvent un défi aux entreprises industrielles concernées en raison de leur composition particulière. En particulier, lors de la fabrication de composants contenant du germanium, tels que les plaquettes ou les puces, le processus de gravure au peroxyde d'hydrogène (H2O2) peut générer des eaux usées hautement polluées contenant, en plus du H2O2, de fortes concentrations de germanium dissous. Bien que le germanium et ses composés soient généralement considérés comme peu toxiques, ils ne devraient pas se retrouver dans l'environnement. Il est donc essentiel d'éliminer efficacement et écologiquement le germanium et le H2O2 des eaux usées.
Adsorption du germanium par le GEH
Un brevet de Robert Bosch GmbH (n° DE102021212510A1) présente un procédé innovant de traitement des eaux usées et un système permettant d'éliminer le germanium des solutions aqueuses. L'élément central est un filtre d'adsorption avec GEH® (hydroxyde de fer granulé).
Il a été démontré que l'hydroxyde de fer a une capacité d'adsorption très élevée pour le germanium lorsqu'il est sous forme d'orthogermanate tétravalent (GeO44-).
Réduction efficace des polluants
Lors de son passage dans le filtre d'adsorption, le germanate est lié de manière sélective et éliminé très efficacement des eaux usées contaminées. Dans la pratique, il a été possible de réduire les concentrations de germanium de 130 mg/l à moins de 0,25 mg/l. Cela permet de respecter les valeurs limites pour les eaux usées.
Décomposition catalytique du peroxyde d'hydrogène
Un autre avantage particulier de GEH® est sa capacité à décomposer catalytiquement le peroxyde d'hydrogène présent lors de son adsorption. Outre l'eau, de l'oxygène élémentaire est produit, qui peut être facilement éliminé du système de réaction par ventilation.
Avantages par rapport aux procédés conventionnels
Contrairement aux résines polymères échangeuses d'ions conventionnelles couramment utilisées dans le traitement des eaux de process, l'hydroxyde de fer granulaire présente une très grande stabilité en présence de peroxyde d'hydrogène et peut donc être utilisé pendant de plus longues périodes.
Structure et fonctionnement du processus
Le processus de traitement est réalisé dans plusieurs cuves d'adsorption connectées en série, ce qui permet d'améliorer la sécurité et la continuité des opérations. Dans le cas d'eaux de traitement présentant des concentrations élevées en H2O2, l'opération s'effectue en amont à travers le premier filtre, tandis qu'à des concentrations plus faibles, les cuves sont généralement exploitées en aval.
Les conseils personnalisés de GEH permettent de concevoir et d'adapter de manière optimale les systèmes de filtration à la composition des eaux usées.
Utilisation durable des ressources par la récupération du germanium
Lorsque les granulés d'hydroxyde de fer ont atteint leur capacité de charge et doivent être remplacés par un nouveau matériau, il est possible de récupérer le germanium adsorbé et de le réutiliser comme matière première. Cela peut se faire, par exemple, en lavant les granulés saturés avec une solution alcaline, telle que la soude caustique. Étant donné que le germanium est un élément plutôt rare et que les ressources ont une importance géopolitique, la récupération de ce semi-métal n'est pas seulement respectueuse de l'environnement, mais présente également un intérêt économique.