By 2030, the global deficit in freshwater resources is projected to reach 40%, in direct correlation with global population growth. To cope with this increase in demand, the Sustainable Development Goals outlined by the United Nations, specifically goal No. 6 of the 2030 agenda, have identified wastewater as a new resource. Indeed, the reuse of wastewater offers three primary advantages: (i) Reused wastewater can serve as an alternative to water from natural reserves, particularly in sensitive geographical areas experiencing water stress. (ii) Wastewater reuse limits the discharge of treated water into the natural environment, which is often a source of pollution, thus helping preserve ecosystems. (iii) Wastewater reuse also facilitates the extraction of valuable compounds, such as fertilisers and precious metals, along with energy generation. This review focuses on various uses of water and the global reuse of treated wastewater from wastewater treatment plants (WWTPs). The focus then shifts to pesticides, exploring the origins of these emerging contaminants and their impacts on aquatic environments. An in-depth analysis of diuron follows, examining its origin, toxicity and regulation and the performance of existing advanced treatments to produce safe water from WWTP effluents.

Pesticides are emerging contaminants that pose various risks to human health and aquatic ecosystems. In this work, diuron was considered as a contaminant model to investigate the influence of the back-side illumination mode (BSI) on the photocatalytic activity of TiO₂ coatings grown on Pyrex plates by metal–organic chemical vapour deposition (MOCVD). A photoreactor working in recirculation mode was irradiated at 365 nm with ultraviolet A (UVA) light-emitting diodes in BSI. The degradation of diuron and its transformation products was analysed by high-performance liquid chromatography, ion chromatography, and total organic carbon analysis. The coatings were characterised by X-ray diffraction analysis and scanning electron microscopy. Five coatings containing 3, 7, 10, 12 and 27 mg of TiO₂ exhibited different morphology, crystallinity, thickness and photocatalytic activities. The morphology and crystallinity of the coatings had no significant influence on their photocatalytic activity, unlike their mass and thickness. TiO₂ contents less than 10 mg limit the photocatalytic activity, whereas those greater than 15 mg are inefficient in the BSI because of their thickness. The maximum efficiency was achieved for coatings of thickness 1.8 and 2 µm with TiO₂ contents of 10 and 12 mg, revealing that the photocatalyst thickness controls the photocatalytic efficiency in the BSI.

Aujourd'hui, la présence de molécules toxiques dans les cours d'eau et le sous-sol entraîne des conséquences néfastes pour l'environnement. En effet, même à faible concentration, les expositions à long terme et les effets de mélange impliquent des risques pour la santé humaine. La persistance de ces polluants peut s'expliquer par l'inefficacité des méthodes conventionnelles de traitement des eaux industrielles. Les traitements biologiques classiques n'éliminent pas ces molécules, un traitement tertiaire final est donc nécessaire. Actuellement, les procédés d'oxydation avancée (photocatalyse, ozonation, Fenton H2O2/Fe2+, O3/UV ou O3/H2O2…) suscitent un grand intérêt. Parmi ces techniques, la photocatalyse consiste à utiliser un photocatalyseur sous irradiation UV pour oxyder les polluants présents dans l'eau. La plupart des études ont été réalisées avec de la poudre de TiO2, mais son principal inconvénient est le coût élevé de la filtration finale. Pour éviter cette opération, le catalyseur peut être déposé sur un matériau tel que le verre, le métal, les adsorbants... Un adsorbant tel que le charbon actif (CA) semble être un bon candidat pour ce procédé. En effet, le polluant peut être éliminé de l'eau, concentré à proximité du catalyseur et dégradé par photocatalyse. Malheureusement, l'irradiation des CA granulaires n'est pas facile et les fibres de charbon actif (ACF) se présentent comme une solution alternative pertinente : les ACF ont une surface spécifique élevée qui convient à l'adsorption et une forme adéquate pour l'irradiation UV. Dans cette thèse, la molécule cible choisie est la Ciprofloxacine (antibiotique) et le catalyseur TiO2 a été déposé sur un support en utilisant la technique de dépôt chimique en phase vapeur à partir d’un précurseur organométallique (MOCVD). Dans un premier temps, une étude cinétique de l'oxydation photocatalytique utilisant le verre comme support a été conduite pour montrer l'activité photocatalytique du dépôt sous irradiation UV de LED (365 nm). Ensuite, plusieurs ACF ont été comparées en termes de propriétés physiques et de cinétiques d’adsorption afin de sélectionner la plus adéquate. Enfin, un processus séquentiel impliquant l'adsorption sans UV et la photocatalyse sous UV a été mis en oeuvre en utilisant ce matériau composite avec une analyse complète des phases liquide (HPLC-MS, COT…) et solide (BET, SAXS…).

The contamination of aquatic ecosystems by the micropollutants in wastewater discharges is currently a critical issue. Therefore, the development of novel treatment processes and materials is essential to ensure the availability of safe water. The present study aims to develop a photocatalytic material composed of silver nanoparticles (Ag-NPs)-doped TiO₂ supported on a Pyrex^® plate (TiO₂@Ag-NPs) exhibiting catalytic activity under visible irradiation (λ > 400 nm). The effects of Ag-NPs doping on the TiO₂ matrix, the resistance of the coating at the catalyst/substrate interface, and the photocatalytic degradation efficiency of the photocatalyst for a micropollutant (diuron) of the pesticide family were studied. The photocatalyst was characterised using X-ray diffraction, scanning electron microscopy, ultraviolet–visible spectrophotometry, and scratch tests. The solution concentrations were monitored using high-performance liquid chromatography and total organic carbon analyses. A 32% diuron removal was achieved using photocatalytic TiO₂@Ag-NPs under visible irradiation, whereas undoped TiO₂ showed no activity. Furthermore, the effects of the nanoparticle growth mode on the photocatalytic activity of TiO₂@Ag-NPs were explored. The presence of a TiO₂ sublayer ensured the adhesion of the coating and promoted the dispersion of nanoparticles within the matrix. It ensured chemical continuity (TiO₂@Ag-NPs/Pyrex^®), reduced the bandgap, and decreased electron–hole pair recombination.