The Science Behind Nanobubbles – Série de Webinaires Q&A

par Ragy Ragheb, Monday, 6th November 2023

nanobubbles

Moleaer et Malvern Panalytical ont co-habité trois webinaires sur la science derrière les nanobulles et comment elles sont étudiées, mesurées et vues. Nous avons compilé toutes les questions posées lors des webinaires pour vous fournir un aperçu complet.

Accédez directement aux questions de chaque webinaire :

Si vous souhaitez accéder aux enregistrements de ces webinaires, veuillez les consulter ci-dessous :

Moleaer dispose également d’une grande base de données d’études de cas sur diverses applications des nanobulles.

Q&A pour la Partie 1 : La Science Derrière les Nanobulles : Une Introduction avec Malvern Panalytical & Moleaer

Q1 : Y a-t-il un effet électrostatique lors de la production de nanobulles et cela peut-il affecter les relations entre les éléments ou l’élimination par les plantes ?

R1 : Oui, les charges électrostatiques sur la bulle jouent un rôle critique. Les charges interagissent avec les ions et les molécules chargées pour impacter la disponibilité pour les plantes.

Q2 : Les nanobulles éliminent-elles le CO2 dans les flux d’eau ?

R2 : Il est possible de saturer l’eau avec un autre gaz que le CO2 en utilisant la technologie Moleaer pour tenter d’éliminer le CO2 de l’eau, mais nous n’avons pas encore de données pour le confirmer.

Q3 : Si les nanobulles sont en suspension dans une solution saturée d’eau et que l’eau devient insaturée, les nanobulles se dissoudront-elles dans l’eau ou se fusionneront-elles en bulles plus grandes ?

R3 : Les nanobulles devraient être stables même si l’eau environnante devient insaturée. La stabilité des nanobulles est principalement déterminée par le potentiel zêta et les espèces adsorbées à la surface de la bulle. L’échange de gaz entre la bulle et le milieu aqueux est un facteur secondaire. Pour les bulles grandes, il est vrai que l’échange de gaz réduira la bulle, mais les nanobulles représentent une situation spéciale où la tension de surface et les forces ioniques fonctionnent ensemble pour stabiliser la bulle.

Q4 : Les nanobulles détruisent-elles le biofilm des bio-filtres en aquaculture ?

R4 : Les nanobulles peuvent prévenir la formation de biofilm, mais nous n’avons pas de données/informations spécifiques sur les biofiltres en aquaculture.

Q5 : Qu’en est-il des segments d’industrie de l’aquaculture/ aquarium ?

R5 : Les industries de l’aquaculture et des aquariums sont d’excellentes industries pour les applications de nanobulles.

Q6 : Y a-t-il une possibilité de transporter ou de stocker de l’hydrogène à l’intérieur de la bulle ?

R6 :  Des nanobulles d’hydrogène peuvent être créées, mais les nanobulles en tant que dispositifs de stockage ne sont pas convaincantes car la quantité totale que vous pouvez stocker dans les nanobulles est très faible.

Q7 : Quelle est la tension de surface nette de l’interface nanobulle/eau ? Cela peut-il être mesuré ?

R7 : Des modèles théoriques existent qui estiment la tension de surface effective en combinant l’équation de Young-Laplace avec le composant énergétique de la surface chargée de la bulle. Nous ne connaissons aucun instrument pour mesurer la tension réelle à l’interface.

Q8 : Avez-vous effectué des recherches pour déterminer quelle taille de bulle est meilleure pour des applications spécifiques ? Par exemple, est-il préférable d’avoir une bulle de 200 nm qu’une de 500 nm pour les poissons ?

R8 : La technologie de Moleaer produit des nanobulles de ~80 à 120 nm de diamètre, donc toutes les applications que nous avons développées l’ont été pour des bulles dans cette plage de taille. Nous n’avons pas effectué d’études sur la dépendance de la taille des bulles pour la croissance/ou la survie des poissons, et nous n’avons pas encore vu de rapports publiés à ce sujet. 

Q9 : Quelle est la plus petite échelle de l’installation de Moleaer ?

R9 : Environ 10-15 gpm est la plus petite.

Q10 : Dans quelle mesure les nanobulles affectent-elles le niveau de pH de l’eau ? S’il y a un effet sur le niveau de pH, quel est l’effet secondaire ? Ce point est important pour nous car les niveaux de pH affectent l’élimination des éléments et contrôlent également les maladies comme les bactéries ou les champignons.

R10 : Les nanobulles réduiront le pH.

Q11 : La pression affecte-t-elle le système et, si c’est le cas, quelle est la pression souhaitée ?

R11 : La pression des gaz et des liquides dans le générateur a un effet significatif sur le transfert de gaz et la formation de bulles. En général, des pressions plus élevées favorisent une meilleure dissolution et formation de bulles.

Q12 : Certains agriculteurs utilisent des bactéries bénéfiques pour leur production. Pensez-vous que les nanobulles peuvent tuer ces bactéries utiles ?

R12 : Les nanobulles peuvent tuer des bactéries bénéfiques selon leur sensibilité, mais elles peuvent également favoriser la croissance et la multiplication de ces bactéries en offrant un meilleur environnement en oxygène et une meilleure disponibilité en nutriments. Le résultat net est une population plus bénéfique.

Q13 : Quels sont les avantages et les inconvénients des différentes méthodes de production de nanobulles ?

R13 : Il y a plusieurs facteurs – l’évolutivité du design (c.-à-d., plage de débit), environnement d’exploitation (eau propre vs. eau sale de divers degrés de solides), besoin énergétique, taille des bulles, nombre de bulles, potentiel zêta, etc. Il n’est pas possible de dresser ici une liste exhaustive de chaque méthode et de leurs avantages et inconvénients, cependant, il y a eu beaucoup de recherches sur les différentes applications par des institutions et des universités.

Q14 : Quels sont les effets des coûts et les différences de coûts par rapport à d’autres méthodes telles que le venturi ou l’oxygène liquide si nous utilisons la technologie des nanobulles puisqu’à l’heure actuelle les coûts de production des cultures augmentent ?

R14 : Toutes ces méthodes peuvent fournir de l’oxygène dissous (OD) mais toutes les méthodes ne fourniront pas des nanobulles (par exemple, les venturis fournissent généralement de grandes bulles). Les nanobulles ont leur propre rôle distinct à jouer dans la santé des plantes et des sols. Ainsi, l’analyse des coûts doit prendre en compte l’échelle complète des avantages et non seulement les niveaux élevés d’OD.

Q15 : Si j’ai un échantillon d’eau contenant des nanobulles dans un spectrophotomètre, la bulle interférera-t-elle avec la lecture ?

R15 : Oui, il y aura une dispersion de lumière de fond par les nanobulles. Elle devrait être large et ne pas interférer avec des pics spécifiques d’absorption moléculaire.

Q16 : Quelle est la stabilité des nanobulles ? Et sous pression élevée ?

R16 : Nous avons observé des semaines et des mois dans des conditions de laboratoire. Certains articles ont rapporté plus d’un an. Les bulles devraient survivre à des pressions élevées.

Q17 : Quelle est la stabilité/soutenabilité des nanobulles sous températures élevées ?

R17 : Ces bulles survivent à des températures élevées avant ébullition. Je ne suis pas sûr de ce qui se passe pendant l’ébullition.

Q18 : Peut-on congeler l’eau contenant des nanobulles, si oui, quelle est la durée de vie/mie-vie ?

R18 : Oui, la fracture de congélation est une méthode pour détecter les nanobulles. Les bulles maintiennent leur forme pendant le processus de congélation. Nous ne savons pas combien de temps cela peut être maintenu à l’état congelé, mais des preuves provenant de la géologie des glaces indiquent que les bulles piégées dans les régions arctiques/antarctiques conservent leur caractère pendant des centaines d’années. Cependant, les nanobulles disparaissent lorsque l’eau dégèle.

Q19 : La congélation détruit-elle les nanobulles ?

R19 : La congélation est l’un des moyens de préserver les bulles pour l’étude par microscopie de fracture par congélation. Mais les nanobulles sont ensuite détruites une fois l’eau décongelée.

Q20 : Comment la formation de nanobulles change-t-elle si vous utilisez de l’air ambiant ou si vous faites quelque chose dans une boîte à gants et produisez des nanobulles à partir de l’azote ? Ou un autre gaz ?

R20 : Des nanobulles ont été fabriquées en utilisant une variété de gaz. Il n’y a donc pas de limitation sur le choix du gaz.

Q21 : Combien/quel pourcentage de nanobulles ont été détectées 8 jours après l’aération ?

R21 : En laboratoire, nous avons observé des valeurs dans +/- 10% même après des semaines de stockage.

Q22 : Toutes les espèces d’algues réagissent-elles négativement aux nanobulles ? Les nanobulles d’oxygène sont-elles plus efficaces que les nanobulles d’air dans le contrôle des algues ?

R22 : Les nanobulles d’oxygène sont plus efficaces pour le contrôle des algues. Les trois grands groupes d’algues réagissent au traitement par nanobulles.

Q23 : Avez-vous réalisé des expériences concrètes pour décider du volume ou de la masse de gaz dans les bulles ? Plutôt que d’utiliser la loi des gaz parfaits pour calculer.

R23 : Nous n’avons pas réalisé d’expériences concrètes pour mesurer le gaz dans les bulles. Les techniques sensibles ne sont pas encore disponibles.

Q24 : Quelles sont les exigences de puissance pour une installation typique de Moleaer ? Autrement dit, quelle est l’efficacité ?

R24 : La consommation d’énergie dépend de divers facteurs. Il est préférable de parler avec un expert Moleaer pour obtenir de l’aide concernant les questions spécifiques relatives aux applications, à la taille et à l’énergie. N’hésitez pas à contacter info@moleaer.com pour plus d’informations.

Q25 : Avez-vous des applications pour la réduction de la DBO dans l’aération ? Spécifiquement dans les STEP ?

R25 : Oui, le prétraitement par nanobulles d’air des eaux usées crues et tamisées modifie bénéfiquement les caractéristiques des eaux usées influentes (fractionnement de COD), ce qui permet d’intensifier le processus de traitement des eaux usées basé sur la séparation physique et les processus de boues activées, entraînant une réduction des besoins en énergie d’aération et de la consommation chimique ainsi qu’une amélioration de la qualité de l’eau des effluents (par exemple, taux plus élevés d’élimination de la DBO et de l’ammoniac).

Q26 : Quelle est la stabilité de la nanobulle et reste-t-elle ainsi si elle est combinée avec de l’eau d’irrigation à travers l’irrigation goutte à goutte souterraine ? Combien de temps reste-t-elle stable dans la solution du sol ? De plus, a-t-elle un effet sur l’engrais liquide qui est également incorporé dans l’eau ?

R26 : En bref, nous n’avons pas de méthodes pour mesurer directement les nanobulles dans le sol. Mais nous pouvons observer l’effet qu’elles ont sur les sels dans le sol et l’impact sur le développement de la zone racinaire. Nous savons qu’elles font quelque chose même si nous ne pouvons pas le voir. Pour la fertilisation, nous nous attendons à ce que les nanobulles améliorent l’efficacité et limitent l’encrassement dû à la précipitation. C’est un domaine de recherche en cours.

Q27 : Si je fabrique des microbulles, est-il possible qu’il y ait aussi des nanobulles présentes ?

R27 : Oui, selon votre méthode de production, il pourrait y avoir des microbulles présentes avec les nanobulles.

Q28 : Si le gaz de la bulle est de 0,01%, alors le rapport gaz-liquide est de 1:9999. La micro-mousse pour la lutte contre l’incendie est de G:L d’environ 2:98

R28 : La quantité de gaz contenue dans les nanobulles n’a pas d’importance. Le gaz donne à la bulle sa forme et sa taille. La véritable valeur des nanobulles réside dans leur charge de surface qui est capable d’impacter un grand nombre d’interactions chimiques et ioniques. Pour la lutte contre l’incendie, vous avez besoin de volume de mousse que seules les grandes bulles peuvent fournir. Les nanobulles préexistantes pourraient changer le nombre et la taille des microbulles et avoir un effet indirect. Lorsque les microbulles nucléent, la présence de nanobulles pourrait aider à nucléer une mousse de taille plus uniforme ou une mousse plus dense.

Q29 : Est-il possible d’utiliser la technologie des nanoparticules pour dissoudre le CO2 dans l’eau de manière plus efficace ?

R29 : La méthode de cisaillement que Moleaer utilise est très efficace (>85%) pour transférer du gaz dans l’eau. Le transfert de CO2 serait même plus efficace en raison de sa solubilité dans l’eau.

Q30 : Comment les nanobulles sont-elles détruites ? Quelle est la durée de vie des nanobulles ?

R30 : Les nanobulles peuvent être détruites par plusieurs méthodes – ultrasons, onde de choc, fluctuations de pression, UV, etc. Les nanobulles sont également autodétruites naturellement par coalescence. Dans des conditions de laboratoire, elles peuvent être stables pendant des mois.

Q31 : Y a-t-il un bon moyen d’éliminer les bulles d’une solution ?

R31 : Oui, un choc fort peut éliminer les nanobulles. Même le bullage avec de l’air peut les éliminer.

Q32 : Quelle est la stabilité des nanobulles lorsque vous les utilisez en mer, en pensant aux hautes concentrations de NaCl ?

R32 : Selon la théorie, les solutions salées diminuent le potentiel zêta autour de la bulle, ce qui diminue la stabilité de la bulle conduisant à la coalescence. Cependant, l’eau de mer a de nombreux autres composants au-delà du sel, et ils peuvent avoir un effet opposé, c’est-à-dire rendre la bulle plus stable même si le sel la rend moins stable.

Q33 : Avez-vous examiné les nanobulles et comment elles se comportent dans des conditions extrêmes ? Par exemple, sont-elles toujours là après ébullition ou congélation ?

R33 : Après la congélation, oui, les bulles restent dans la glace, mais pas après la décongélation. Après l’ébullition, nous ne sommes pas sûrs. Cependant, nous savons que les bulles survivent à des températures élevées.

Q34 : Comment les détruisez-vous ? Le gaz dissous produit par les appareils Moleaer est-il également stable ? Ou quelle est sa « durée de vie » ?

R34 : Le gaz dissous obéit à la loi de Henry. La quantité de liquide changera en fonction de la pression, de la température et de la composition de l’eau. Les bulles peuvent être détruites par des moyens énergétiques tels que les ultrasons, les chocs, les stimuli énergétiques comme l’UV, etc.

Q35 : Cette structure de charges dans le plan de glissement forme-t-elle une résonance plasmonique de surface sur une surface de nanobulle ?

R35 : Je n’ai pas vu la théorie des plasmons pour les doubles couches. Par analogie avec les métaux, la charge extérieure pourrait avoir des caractéristiques plasmoniques. Mais je n’ai vu aucun rapport moi-même.

Q36 : Qu’est-ce qui empêche l’application généralisée de la technologie des nanobulles ?

R36 : C’est un domaine jeune. Il est resté au stade de curiosité pendant les 20 dernières années. Mais aujourd’hui, un grand nombre d’applications sont en cours de développement partout dans le monde. La capacité de mise à l’échelle commerciale est un problème avec nombreuses méthodes de génération de nanobulles qui ont maintenu la technologie à l’échelle du laboratoire. Mais des technologies comme celles de Moleaer connaissent du succès dans de nombreuses applications difficiles comme le traitement des eaux usées et l’irrigation. Nous espérons que la technologie va se proliférer rapidement dans de nombreux marchés dans les années à venir.

Q37 : Quel laser avez-vous utilisé pour la mesure des nanobulles ? Laser vert ? Et quelle est la puissance du laser ? Si vous avez utilisé de l’eau déionisée comme contrôle, quelle est la concentration de particules dans l’eau DI ?

R37 : Nous préférons le laser vert, <5mW.

Q38 : Cela fonctionne-t-il pour tous les gaz ? Et que se passe-t-il avec la bulle à la fin de sa durée de vie : évasion ou dissolution ?

R38 : Cela fonctionne pour tous les gaz. Les nanobulles peuvent finalement coalescer ou s’effondrer naturellement ou par un stimulus externe.

Q39 : À quel point les nanobulles sont-elles bonnes pour réduire l’azote dans les flux de traitement des eaux usées ?

R39 : Le prétraitement par nanobulles d’air des eaux usées brutes et tamisées a montré qu’il améliorait l’efficacité du transfert d’oxygène des aérations à bulles fines et la nitrification en éliminant des contaminants comme les graisses, les huiles, les graisses et les tensioactifs qui inhibent la séparation physique et les processus de boues activées. De plus, le prétraitement par nanobulles des eaux usées brutes et tamisées a montré qu’il empêchait la septicity dans les clarificateurs primaires pour empêcher davantage la solubilisation de l’ammoniac de la couverture de boues, ce qui réduit la charge d’ammoniac sur le processus de boues activées. La réduction de la charge d’ammoniac améliore également les taux de dénitrification en réduisant la quantité de nitrate qui doit être éliminée par le processus biologique. Ce phénomène est mieux décrit comme une intensification du processus de traitement des eaux usées activée par nanobulles.

Q40 : Pourquoi les nanobulles sont-elles chargées négativement ? Les autres types de bulles sont-elles chargées négativement ? 

R40 : La plupart des interfaces eau-air sont chargées négativement. Cela est dû aux ions hydroxyde disponibles naturellement dans l’eau. Cela est vrai pour toute bulle.

Q41 : Cette méthode est-elle limitée à la concentration de nanobulles ?

R41 : La concentration de nanobulles dépend de la méthode de production ainsi que de la qualité de l’eau. De plus, les appareils de Malvern Panalytical peuvent mesurer d’autres types de nanoparticules avec la même méthode.

Q42 : Quel type d’eau est le mieux pour la stabilité à long terme ou la rétention des nanobulles et de l’oxygène dissous ? Déionisée, distillée, par osmose inverse, minérale, etc. ?

R42 : L’eau basique (pH élevé) fournit un potentiel zêta élevé et donc une grande stabilité de la bulle.

Q43 : Effets de l’utilisation des nanobulles en combinaison avec l’OPA en aquaculture ?

R43 : En général, l’OPA est utilisé pour traiter les produits chimiques persistants qui ne peuvent être facilement détruits.  Nous ne sommes pas conscients de l’application de l’OPA en aquaculture avec les nanobulles. Les nanobulles peuvent probablement ajouter au pouvoir oxydant de l’OPA et améliorer son efficacité. C’est un domaine actuellement étudié dans le laboratoire R&D de Moleaer.

Q44 : Quelle est la plage de température de fonctionnement optimal pour votre système ?

R44 : Nos systèmes fonctionnent dans une plage de 5 à 60 °C dans diverses géographies et climats. Dans tout environnement non-gelant à désertique.

Q45 : Comment savez-vous que les effets que vous voyez dans les différentes applications sont dus aux nanobulles par rapport à celles dissoutes, ou parce que les deux sont présentes ?

R45 : Les gaz dissous peuvent être introduits sans nanobulles par des techniques telles que le bullage ou le venturi. Et la différence peut alors être déterminée par rapport aux générateurs de nanobulles qui injectent à la fois le gaz dissous ainsi que des nanobulles.

Q46 : Les 3 T dégradent-ils les macro ou microbulles « Temps, Température, Turbulence ». Est-ce que la même chose est vraie pour les nanobulles ?

R46 : Oui, les trois T sont pertinents, sauf qu’il faut plus de quantité des trois T pour détruire les nanobulles comparativement aux bulles micro/macro.

Q47 : Que se passe-t-il lorsque l’eau contenant des nanobulles passe par un cycle de congélation-dégel ?

R47 : Nous savons qu’elles survivent à la congélation (car elles conservent leur forme comme observé en microscopie). Lors de la décongélation, une proportion significative est détruite selon certaines publications et tests internes chez Moleaer.

Q48 : Quelle est la concentration maximale stable de nanobulles avant moussage ?

R48 : Selon la littérature, des concentrations supérieures à 1 milliard/mL ont été préparées sans preuve de moussage, sauf pour un certain trouble dans le liquide.

Q49 : Quel est l’échantillon de contrôle que vous avez utilisé ? Eau déionisée ?

R49 : Eau DI ou eau du robinet (lorsque l’eau du robinet est utilisée pour créer des bulles) est le contrôle. Parfois, l’eau salée est le contrôle.

Q50 : Les microbulles ont-elles les mêmes propriétés et utilisations que les Nanno ?

R50 : En général, elles ont des propriétés similaires sauf pour l’amplitude de ces propriétés. Par exemple, les microbulles ont une durée de vie beaucoup plus courte avant qu’elles ne coalescent et remontent. Les microbulles ne portent pas non plus autant de charge totale que les nanobulles.

Q&A | Comment les nanobulles améliorent l’efficacité des intrants agricoles et la santé des plantes

Q&A pour la Partie 2 : La Science Derrière les Nanobulles : Comment les nanobulles améliorent l’efficacité des intrants agricoles et la santé des plantes

Q1 : Quels sont les niveaux d’OD les plus élevés que vous pouvez atteindre en utilisant des nanobulles de O2 ?

R2 : Pour l’O2, c’est environ 40 ppm (selon la loi de Henry) et pour l’air, c’est environ 8-9 ppm O2 dans l’eau.

Q2 : Pouvez-vous partager les articles de référence discutés ?

R2 : Moleaer a plusieurs articles de recherche dans notre centre de ressources.

Q3 : Y a-t-il une corrélation entre le type de gaz pour les nanobulles et la tension de surface ?

R3 : Nous n’avons pas de données claires sur cette relation.

Q4 : Quelle est la concentration de bulles (particules par volume) que vous pouvez atteindre ?

R4 : Une étude de l’UCLA par Michael K. Stenstrom a confirmé juste en dessous d’un milliard de nanobulles par millilitre d’eau lors de la supersaturation.

Q5 : Des observations sur les métaux lourds dans le sol, en particulier en production biologique ?

R5 : Il existe des publications qui discutent de l’effet de l’arsenic dans les rizières où les nanobulles ont été employées.

Q6 : Les nanobulles peuvent-elles tuer les biofiltres en aquaculture ou aquaponie ?

R6 : Bien que les nanobulles aient des propriétés antimicrobiennes, l’effet net en aquaculture (ou tout bio-environnement) est de promouvoir la croissance et l’efficacité des espèces aérobies.

Q7 : Les nanobulles sont-elles produites en présentation solide ou liquide ?

R7 : Les nanobulles sont créées dans des milieux liquides.

Q8 : Vous mentionnez une pression interne élevée de la bulle. La bulle est également extrêmement stable. Avez-vous une méthodologie pour éclater la nanobulle et mesurer l’énergie libérée ?

R8 : Nous ne connaissons pas de méthodologie pour éclater et mesurer l’énergie libérée. Il existe quelques articles théoriques qui en discutent.

Q9 : Les nanobulles survivraient-elles à l’ajout de matériaux mélangés avec de l’eau avant l’application ?

R9 : Oui, les nanobulles peuvent survivre dans de l’eau sale ou de l’eau avec des solides dissous ou en suspension.

Q10 : Certains de vos producteurs de légumes-feuilles utilisent-ils un éclairage LED pour compléter ou remplacer la lumière naturelle ?

R10 : Oui.

Q11 : Pouvez-vous partager des informations sur le traitement de bactéries comme les pseudomonas ?

R11 : Des bactéries pathogènes humaines comme listéria ont été traitées avec des nanobulles d’oxygène et se sont révélées efficaces.

Q12 : Quelle est la salinité maximale pour mesurer le potentiel Zeta et le microscope NanoSight ?

R12 : 260 mS/cm est la conductivité maximale et 40% p/v est la concentration maximale pour mesurer le potentiel zêta avec le Zetasizer.   Vous pouvez en savoir plus sur la façon dont la salinité affecte le phénomène de l’écran de Debye et donc les mesures du potentiel zêta dans notre blog. Il n’y a pas de salinité maximale pour utiliser le NanoSight tant que les sels restent en solution et ne commencent pas à précipiter.

Q13 : Comment les nanobulles affectent-elles la fertilisation foliaire ou la PI (Prophylaxie Intégrée) ?

R13 : C’est un domaine d’investigation active.  Avec le temps, des données seront disponibles.

Q14 : Les nanobulles sont-elles bénéfiques pour une application d’arrosage manuel ?

R14 : Oui, il y a quelques avantages, mais nous n’avons pas encore de données à partager.

Q15 : Pouvons-nous utiliser le potentiel Zeta et NanoSight pour un système non aqueux ?

R15 : Vous pouvez mesurer le potentiel Zeta pour un système non aqueux en utilisant le Kit Cellule Dip (ZEN1002). Vous pouvez en savoir plus sur les cuvettes à utiliser avec votre Zetasizer dans ce blog. NanoSight est principalement utilisé pour les échantillons à base aqueuse.

Q16 : Recommanderiez-vous d’aérer votre solution de pulvérisation foliaire avec des nanobulles pour améliorer la mouillabilité ?

R16 : Il existe aujourd’hui des engrais à base de nanobulles sur le marché, et certains de leurs produits sont conçus pour être appliqués avec une pulvérisation foliaire.

Q17 : Pensez-vous à un générateur de nanobulles à l’échelle du banc (environ 1 à 2 litres par traitement) pour un travail de laboratoire approfondi ?  Est-ce possible ?

R17 : Oui, nous envisageons le développement à l’échelle du banc/laboratoire.

Q18 : Si un corps d’eau a déjà une charge électrique négative (comme -400 mV) et que vous injectez des nanobulles, allez-vous augmenter ou diminuer la charge électrique globale ?

R18 : Il y a un effet de bouclier des charges existantes, la charge nette sur la bulle va changer.

Q19 : Combien de temps les nanobulles survivent-elles généralement dans l’eau ? Dureront-elles dans un réservoir d’eau pendant plusieurs jours avant d’être pompées ? Sont-elles sensibles à l’expédition si nous utilisons un camion-citerne ?

R19 : Cela dépend de la qualité de l’eau. Par exemple, dans de l’eau d’irrigation propre, les nanobulles peuvent durer des semaines sinon plus longtemps, mais elles se réduiront avec l’agitation et le temps.  Dans un réservoir scellé, la longévité sera améliorée avec une agitation limitée.

Q20 : Comment les nanobulles peuvent-elles travailler efficacement par rapport aux coûts d’exploitation par rapport au rendement dans les applications agricoles ?

R20 : La méthodologie de Moleaer de travailler avec des clients agricoles consiste à construire collaborativement des objectifs, des métriques, des unités de mesure et des chronologies de mesure des intrants et des extrants pour déterminer le ROI de l’utilisation des nanobulles. Cette méthodologie est spécifique à la culture et au site.

Q21 : Les nanobulles aident-elles à la dégradation des biofilms, dégradent-elles également les efflorescences algales nuisibles (HAB) ?

R21 : Oui, les nanobulles aident à réduire les efflorescences algales nuisibles (HAB).

Q22 : Quel est l’effet de la concentration de nanobulles dans l’agriculture ?

R22 : Nous ne dimensionnons pas directement notre équipement en utilisant la concentration de nanobulles, mais nous regardons plutôt les avantages que les nanobulles peuvent offrir. Par exemple, l’amélioration de l’OD est déterminée par plusieurs facteurs, y compris le type de plan d’eau, la quantité d’eau, les objectifs du client et d’autres facteurs. Nous traitons l’eau dans des étangs de retenue et également « en ligne » avec les systèmes d’irrigation existants. Lorsque nous traitons l’eau dans des étangs, nous déterminons le volume de l’étang, la taille de l’étang, les afflux et les efflux pour déterminer si l’air comprimé, l’oxygène ou l’ozone est la meilleure source de gaz et le volume d’oxygène requis. La concentration de nanobulles peut être mesurée sur le terrain après l’installation pour confirmation que notre équipement fonctionne correctement.

Q23 : Existe-t-il des études/informations disponibles sur les impacts sur la santé des humains en buvant de l’eau nano-oxygénée ?

R23 : Aucune étude contrôlée n’a été rapportée.

Q24 : Existe-t-il des différences dans le comportement/propriétés des nanobulles en eau salée vs. eau douce ?

R24 : Oui, la taille des bulles, la concentration et le potentiel zêta sont tous affectés par l’eau salée. Il existe diverses publications traitant de ce sujet.

Q25 : Pouvons-nous utiliser des nanobulles dans l’agriculture biologique ?

R25 : Oui, vous pouvez l’utiliser en agriculture biologique. 

Q27 : Des informations sur la façon dont les nanobulles affectent les champignons du sol ?

R27 : Les nanobulles favorisent les champignons bénéfiques du sol.

Q28 : L’utilisation de nanobulles dans les systèmes de distribution d’irrigation permet-elle aux fermes de réduire l’utilisation de nutriments comme l’azote et le phosphore ?

R28 : Plusieurs de nos clients ont constaté une réduction de l’utilisation d’engrais. La technologie des nanobulles aide à améliorer l’efficacité de l’absorption des nutriments et la mobilité des nutriments.

Q29 : Dans l’hygiène de l’eau source d’irrigation, comment les nanobulles font-elles la différenciation entre les bactéries bénéfiques et les bactéries non-bénéfiques dans l’eau ou le sol ?

R29 : La technologie des nanobulles aide à créer et maintenir une condition aérobie dans la rhizosphère. Dans des sols et substrats riches en oxygène, les bactéries bénéfiques prospèrent, tandis que dans des conditions anaérobies, les pathogènes ont tendance à prospérer.

Q30 : Expliquez la limite maximale de 200 mS/cm de salinité.

R30 : La raison pour laquelle nous avons une limite de 250 mS/cm (un peu au-dessus du 200 indiqué dans la question) pour le Zetasizer est que la polarisation se produit aux électrodes dans des conditions de force ionique élevée. Nous avons traité cela par des mesures en mode courant constant qui atténuent cette polarisation en équilibrant la tension effective aux électrodes. Vous pouvez en savoir plus sur les bases du potentiel zêta dans cette note technique.   Vous pouvez également apprendre comment la série Zetasizer Advance traite la haute conductivité dans ce blog, et ce article.

Q31 : Si le générateur de microbulles crée à la fois des microbulles et des nanobulles, l’appareil peut-il différencier uniquement les nanobulles ?

R31 : La gamme analytique de NanoSight est de 10nm à 1000nm pour l’analyse des tailles comme indiqué dans notre brochure.   Malvern Panalytical peut également analyser des particules plus grandes jusqu’à 10 microns avec le Zetasizer et jusqu’à 3,5 mm avec le Mastersizer.  La gamme NanoSight est principalement utilisée pour l’analyse de taille des nanobulles et est une technique basée sur le nombre qui vous permet d’identifier dans différentes plages de tailles et de noter la concentration et le pourcentage de chaque sous-population.

Q32 : Le générateur de nanobulles Moleaer convient-il à une utilisation dans des conditions salines, par exemple dans l’aquaculture marine ?

R32 : Oui, les générateurs de nanobulles Moleaer conviennent à l’eau salée en aquaculture.

Q33 : Les nanobulles peuvent-elles influencer la germination des graines ?

R33 : Oui, il existe de nombreuses publications montrant l’effet des nanobulles sur la germination des graines.

Q33 : Veuillez expliquer plus en détail la distribution du potentiel zêta. Comment pouvons-nous l’utiliser comme preuve de l’existence des nanobulles dans la solution ?

R33 : Les matériaux mélangés peuvent réduire le potentiel zêta et donc réduire la stabilité des bulles lors du mélange.  Cela dépend de comment le matériau mélangé affecte le potentiel zêta. Comparer le potentiel zêta d’une solution avant et après l’injection de nanobulles peut donner des indications sur la présence de nanobulles.

Q34 : L’option fluorescence de NS est-elle pertinente pour les mesures de nanobulles ?

R34 : Vous n’avez pas besoin de la fluorescence pour mesurer la taille et la concentration des nanobulles avec NanoSight.   Cependant, il existe des groupes qui forment des nanobulles avec des couches lipidiques où les lipides pourraient être marqués par fluorescence.  Cela permettrait l’utilisation du filtre de fluorescence pour examiner l’efficacité de l’étiquetage.  

Q35 : Les nanobulles sont-elles sûres à boire ?

R35 : En théorie, puisque les nanobulles sont naturelles, cependant, il n’y a pas eu d’études scientifiquement contrôlées.

Q36 : Quelle est la concentration de bulles (particules par volume) que vous pouvez atteindre ?

R36 : Juste en deçà d’un milliard par ml peut être atteint et a été documenté par UCLA.

Q37 : Avez-vous un webinaire sur l’aquaculture et les nanobulles en aquaculture ? Spécifiquement augmenter l’OD et les besoins énergétiques par gramme d’O2 par rapport à d’autres méthodes.

R37 : Ce sera dans le futur lorsque nous aurons recueilli plus de données expérimentales. Moleaer a présenté lors du Forum World Hatchery 2022 et vous pouvez accéder à cet enregistrement jusqu’à ce que nous en publiions de nouveaux.

Q38 : Votre appareil doit-il être enregistré en tant que produit de protection des plantes sur le marché de l’UE ?

R38 : Nous ne prétendons pas à la protection des cultures, à la place, nous renforçons le développement des racines et la santé des plantes grâce à une amélioration de la qualité de l’eau pour prévenir et réduire l’utilisation de pesticides.

Q39 : Comment réagissent les nanobulles lorsqu’elles entrent en contact avec différents types de bactéries bénéfiques dans le milieu ?

R39 : La technologie des nanobulles aide à créer et maintenir une condition aérobie dans le milieu, ce qui favorise la croissance des bactéries bénéfiques.

Q40 : L’utilisation des nanobulles provoque-t-elle une supersaturation en oxygène ?

R40 : L’oxygène atteindra la saturation à une pression donnée selon la loi de Henry.  Une fois que la pression est réduite, l’eau sera temporairement en état de supersaturation jusqu’à ce qu’elle s’équilibre à la nouvelle pression.

Q41 : Les appareils de nanobulles sont-ils disponibles maintenant à l’échelle du laboratoire et à faible coût ?

R41 : Nous envisageons le développement à l’échelle du banc/laboratoire.

Q&A pour la Partie 3 : La Science Derrière les Nanobulles : Comment les nanobulles résolvent des problèmes difficiles dans les installations de récupération des ressources en eau

Q1 : Quels produits avez-vous liés à la génération de nanobulles dans les systèmes de collecte d’égouts (c.-à-d., puits d’accès et conduites forcées pour contrôler les odeurs et la corrosion) ?  

R1 : À ce jour, les générateurs de nanobulles de Moleaer nécessitent que les eaux usées soient filtrées pour protéger la pompe et les composants internes du générateur de nanobulles. Nous avons des installations dans les puits d’accès et les stations de relèvement où soit l’eau usée est filtrée, soit exempte de gros débris et de matériaux fibreux. Cependant, Moleaer travaille activement sur une solution de système de collecte et a un produit en développement pour le système de collecte.

Q2 : Lorsque les nanobulles naviguent, tous les tensioactifs attachés sont-ils enlevés ?

R2 :   L’étendue à laquelle les tensioactifs sont enlevés est une fonction de la qualité de l’eau, de la dose de nanobulles, du temps de réaction et de la concentration de tensioactifs. Moleaer a observé la conversion complète du COD soluble biodégradable lentement en COD soluble biodégradable rapidement avec des doses suffisantes de nanobulles injectées dans les eaux usées en écoulement.

Q3 : Les tensioactifs rendent-ils les nanobulles instables ?

R3 : Des concentrations élevées de nanobulles sont mesurées en présence de tensioactifs, de sels et d’autres contaminants communs de l’eau. Ces contaminants servent de points de nucléation pour que les nanobulles se forment et stabilisent également les nanobulles. Cependant, le sort et la longévité des nanobulles sont une fonction de nombreuses variables, y compris la qualité de l’eau. C’est l’interaction/réaction des nanobulles avec les contaminants, les gaz dissous, les énergies et autres surfaces/interfaces dans l’environnement humide qui déstabilise les nanobulles.

Q4 : Expliquez brièvement comment les nanobulles capturent les tensioactifs.

R4 : Les tensioactifs sont attirés par la surface hydrophobe des nanobulles. La pression et la température libérées et le possible radical hydroxyle généré lors de l’effondrement des nanobulles décomposent les tensioactifs, probablement en séparant la queue hydrophobe de la tête hydrophile, ce qui modifie la structure moléculaire du composé en le rendant non polaire et plus facilement biodégradable.

Q5 :  La concentration de nanobulles peut-elle être déterminée dans des eaux usées partiellement traitées ?

R5 : La concentration de nanobulles ne peut être mesurée que dans des échantillons d’eau propre. Il y a trop d’interférences de la part des particules nano et plus grandes pour mesurer la concentration de nanobulles dans les eaux usées.

Q6 : Comment ce système serait-il appliqué à un réservoir de collecte/système de levage souterrain qui a un accès par trou d’homme et est situé sous une route/parking ?  C’est-à-dire – il y a une disponibilité limitée au niveau du sol pour installer l’équipement.

R6 : À ce jour, les générateurs de nanobulles de Moleaer nécessitent que les eaux usées soient filtrées pour protéger la pompe et les composants internes du générateur de nanobulles. Nous avons des installations dans les puits d’accès et les stations de levage où soit l’eau usée est filtrée, soit exempte de gros débris et de matériaux fibreux. Cependant, Moleaer travaille activement sur une solution de système de collecte et a un produit en développement pour le système de collecte.

Q7 : Pouvez-vous nous parler davantage des produits finaux de l’élimination/destruction des tensioactifs par les nanobulles (ce qui reste du tensioactif après le traitement NB) ?

R7 : Environ 2% à 10% du COD total est éliminé lors du prétraitement par nanobulles des eaux usées municipales brutes et tamisées, ce qui suggère que certains tensioactifs peuvent être dégradés jusqu’à l’eau et le CO2. Les sous-produits des tensioactifs restants qui ne sont pas complètement dégradés dépendront du type de tensioactif et de l’étape de dégradation où la réaction s’est arrêtée. Moleaer a observé la conversion complète du COD soluble biodégradable lentement en COD soluble biodégradable rapidement avec des doses suffisantes de nanobulles injectées dans les eaux usées en écoulement.

Q8 : Où vont les tensioactifs après interaction avec les NB s’ils ne vont pas dans les boues ?  Comment/où sont-ils éliminés ?

R8 : Les tensioactifs sont enlevés/partiellement dégradés lors du traitement par nanobulles. Environ 2% à 10% du COD total est éliminé lors du prétraitement par nanobulles des eaux usées municipales brutes et tamisées, ce qui suggère que certains tensioactifs peuvent être dégradés jusqu’à l’eau et le CO2. Les sous-produits des tensioactifs restants qui ne sont pas complètement dégradés dépendront du type de tensioactif et de l’étape de dégradation où la réaction s’est arrêtée. Moleaer a observé la conversion complète du COD soluble biodégradable lentement en COD soluble biodégradable rapidement avec des doses suffisantes de nanobulles injectées dans les eaux usées en écoulement.

Q9 : Bonjour, avez-vous réussi à obtenir la répétabilité des lectures de la concentration et de la taille des nanobulles ?

R9 : Oui, vous pouvez obtenir la répétabilité avec de bons contrôles expérimentaux et une formation. 

Q10 : Pouvons-nous mesurer le potentiel Zeta avec la taille des particules avec Nanosight Pro ?

R10 : Si vous êtes intéressé par le potentiel Zeta, veuillez envisager notre Zetasizer.  Le NanoSight NS300 et NanoSight Pro peuvent mesurer la taille, la concentration et la fluorescence.

Q11 : Quel type de gaz avez-vous utilisé pour la mitigation des tensioactifs, avez-vous une idée sur d’autres gaz ?

R11 : L’approvisionnement en gaz recommandé pour le prétraitement par nanobulles des eaux usées est l’air comprimé parce qu’il est abordable et largement disponible. Cependant, l’oxygène pur et les approvisionnements en gaz d’oxygène de haute pureté ont également été utilisés.

Q12 : Y a-t-il une raison spécifique pour laquelle les nanobulles n’ont pas été ajoutées au traitement secondaire ?

R12 : Les tensioactifs doivent être prétraités en amont du processus biologique pour empêcher les tensioactifs de se lier aux biosolides. De plus, la dose de nanobulles requise pour traiter les liquides mixtes est beaucoup plus élevée que la dose requise pour traiter les eaux usées brutes en raison de l’interaction des nanobulles avec la biomasse. Le traitement des liquides mixtes nécessite un traitement par nanobulles beaucoup plus important, entraînant des pompes et des générateurs de nanobulles beaucoup plus grands par rapport au traitement des eaux usées brutes. L’interaction avec NB et les tensioactifs est trouvée pour avoir un meilleur temps de contact pour qu’une réaction se produise. La matière organique supplémentaire dans le traitement secondaire perspective avec les NB. Nous l’avons fait, mais la meilleure efficacité est réalisée lorsque les NB sont injectées avant les processus de séparation physique (comme les clarificateurs, DAFs, etc.). Cela permet d’enlever plus de tensioactifs et fournit une plus grande efficacité.

Q13 : Quelle est la propriété moussante des différents tensioactifs en présence de différentes nanobulles ?

R13 : Puisqu’il existe de nombreux types de tensioactifs dans les eaux usées, l’effet des NB sur les tensioactifs individuels est inconnu. Cependant, la formation de mousse dans les eaux usées municipales est significativement réduite suite au prétraitement par nanobulles.

Q14 : Comment voyez-vous cela jouer un rôle dans les stratégies de plus grande décarbonisation et ESG ?

R14 : Le prétraitement des eaux usées brutes avec des nanobulles a le potentiel de modifier considérablement l’équilibre énergétique en empêchant les solides de se solubiliser et en réduisant la charge organique et nutritive soluble pour le processus de traitement secondaire. De plus, l’élimination des tensioactifs des eaux usées facilite le traitement des eaux usées ; générant ainsi plus de biogaz et réduisant la quantité d’infrastructure, de produits chimiques et d’énergie nécessaires pour maintenir la qualité de l’eau des effluents.

Q15 : Si les NB sont si efficaces pourquoi ne sont-elles pas plus largement utilisées – Les NB peuvent-elles être formées naturellement ?

R15 : Oui, les nanobulles se produisent dans la nature. Elles ont d’abord été découvertes dans les vagues océaniques crashant. Les nanobulles sont un domaine relativement nouveau d’étude parce qu’il n’a été que ces dernières décennies que les équipements analytiques nécessaires pour mesurer et quantifier les nanobulles ont été disponibles. De plus, la méthode brevetée de cisaillement de Moleaer pour produire des nanobulles est l’une des rares, sinon la seule méthode de génération de nanobulles à grande échelle dans les eaux usées en écoulement. Moleaer a été formée en 2016 et a commencé à vendre des générateurs de nanobulles à grande échelle en 2021. Un des problèmes est la sensibilisation, que nous essayons d’améliorer.  Nous constatons une adoption croissante dans l’industrie du rendement et de l’énergie intensive. 

Q16 : Avez-vous introduit cela dans des centrales plus conventionnelles de CHP (chauffage et puissance combinés) et/ou micro-réseaux ?

R16 : C’est une zone que nous étudions pour une possible mise en œuvre.

Q17 : Quelle est la longévité des NB dans les eaux usées ? Une idée ?

R17 : La longévité des nanobulles dans les eaux usées dépend de la qualité de l’eau, de l’interaction de surface et des niveaux d’oxygène dissous. Comme tel, les réactions et interactions des nanobulles sont dynamiques et dépendent de nombreuses variables. De plus, il n’existe pas de méthodes analytiques connues pour mesurer directement les nanobulles dans les eaux usées en raison de l’interférence d’autres particules nano et plus grandes. Lors de l’injection de nanobulles d’air dans les eaux usées municipales brutes et tamisées, la conversion du COD soluble biodégradable lentement en COD soluble biodégradable rapidement prend généralement entre 15 et 30 minutes, il peut donc être juste de supposer que la longévité des nanobulles dans les eaux usées est environ la même que le temps de réaction COD.

Q18 : Pouvez-vous nous parler davantage des produits finaux de l’élimination/destruction des tensioactifs par les nanobulles (ce qui reste du tensioactif après le traitement NB) ?

R18 : Environ 2% à 10% du COD total est éliminé lors du prétraitement par nanobulles des eaux usées municipales brutes et tamisées, ce qui suggère que certains tensioactifs peuvent être dégradés jusqu’à l’eau et le CO2. Les sous-produits des tensioactifs restants qui ne sont pas complètement dégradés dépendront du type de tensioactif et de l’étape de dégradation où la réaction s’est arrêtée. Moleaer a observé la conversion complète du COD soluble biodégradable lentement en COD soluble biodégradable rapidement avec des doses suffisantes de nanobulles injectées dans les eaux usées en écoulement.

Q19 : Comment les nanobulles ont-elles été générées ? Y avait-il un problème de montée rapide en température ?

R19 : Les nanobulles ont été générées en utilisant un générateur de nanobulles de Moleaer. Les générateurs de nanobulles de Moleaer utilisent la méthode de cisaillement pour produire des nanobulles. Pendant la production de nanobulles, la seule chaleur qui est mesurablement ajoutée au système par le générateur de nanobulles de Moleaer provient de la perte de chaleur de la pompe au moteur et de la perte de chaleur de l’approvisionnement en gaz d’air comprimé à l’eau. La concentration de nanobulles ne peut être mesurée

Cet article a peut-être été traduit automatiquement