Nettoyer l'eau avec de la "rouille intelligente" et des aimants
Nouvelle méthode pour les polluants tels que le pétrole brut, le glyphosate, les microplastiques et les hormones
Verser des morceaux de rouille dans l'eau la rend généralement plus sale. Mais des chercheurs de la FAU ont mis au point des nanoparticules d'oxyde de fer spéciales qu'ils ont appelées "rouille intelligente" et qui la rendent en fait plus propre. La rouille intelligente peut attirer de nombreuses substances, y compris le pétrole, les nano- et microplastiques, ainsi que l'herbicide glyphosate, en fonction du revêtement des particules. Et comme les nanoparticules sont magnétiques, elles peuvent facilement être retirées de l'eau à l'aide d'un aimant, en même temps que les polluants. Aujourd'hui, l'équipe annonce qu'elle a modifié les particules pour piéger les hormones œstrogènes qui sont potentiellement nocives pour la vie aquatique.
Les chercheurs ont présenté leurs résultats lors de la réunion d'automne de l'American Chemical Society (ACS), qui compte environ 12 000 présentations sur un large éventail de sujets scientifiques.
Notre "rouille intelligente" est bon marché, non toxique et recyclable", explique le professeur Marcus Halik, titulaire de la chaire de matériaux polymères. Marcus Halik, titulaire de la chaire sur les matériaux polymères. "Et nous avons démontré son utilisation pour toutes sortes de contaminants, ce qui montre que cette technique peut améliorer considérablement le traitement de l'eau."
Les nanoparticules capturent les polluants
Depuis de nombreuses années, l'équipe de recherche de M. Halik étudie des moyens écologiques d'éliminer les polluants de l'eau. Les matériaux de base utilisés sont des nanoparticules d'oxyde de fer sous forme superparamagnétique, ce qui signifie qu'elles sont attirées par les aimants, mais pas les unes par les autres, de sorte que les particules ne s'agglomèrent pas.
Pour les rendre "intelligentes", l'équipe a mis au point une technique permettant de fixer des molécules d'acide phosphonique sur les sphères de taille nanométrique. "Une fois que nous avons ajouté une couche de molécules aux noyaux d'oxyde de fer, elles ressemblent à des cheveux qui dépassent de la surface de ces particules", explique M. Halik. Ensuite, en modifiant ce qui est lié à l'autre côté des acides phosphoniques, les chercheurs peuvent ajuster les propriétés des surfaces des nanoparticules afin d'adsorber fortement différents types de polluants.
Les premières versions de la rouille intelligente ont piégé le pétrole brut de l'eau de la mer Méditerranée et le glyphosate de l'eau d'un étang situé à proximité de l'université des chercheurs. En outre, l'équipe a démontré que la rouille intelligente pouvait éliminer les nano- et microplastiques ajoutés aux échantillons d'eau de laboratoire et de rivière.
Après le pétrole brut, le glyphosate et les microplastiques, voici les hormones
Jusqu'à présent, l'équipe a ciblé des polluants présents en grande quantité. Lukas Müller, un étudiant diplômé qui présente de nouveaux travaux lors de la réunion, voulait savoir s'il pouvait modifier les nanoparticules de rouille pour qu'elles attirent des contaminants à l'état de traces, tels que les hormones. Lorsque certaines hormones de notre corps sont excrétées, elles sont rejetées dans les eaux usées et finissent par pénétrer dans les cours d'eau. Les œstrogènes naturels et synthétiques constituent l'un de ces groupes d'hormones, et les principales sources de ces contaminants sont les déchets des humains et du bétail. Les quantités d'œstrogènes sont très faibles dans l'environnement, explique Mme Müller, et il est donc difficile de les éliminer. Cependant, il a été démontré que même ces niveaux affectent le métabolisme et la reproduction de certaines plantes et de certains animaux, bien que les effets de faibles niveaux de ces composés sur l'homme pendant de longues périodes ne soient pas entièrement connus.
Les œstrogènes s'attachent aux particules de rouille
"J'ai commencé par l'œstrogène le plus courant, l'estradiol, puis quatre autres dérivés qui partagent des structures moléculaires similaires", explique M. Müller. Les molécules d'œstrogènes ont un corps stéroïde volumineux et des parties légèrement chargées négativement. Pour exploiter ces deux caractéristiques, il a recouvert des nanoparticules d'oxyde de fer de deux ensembles de composés : l'un long et l'autre chargé positivement. Les deux molécules se sont organisées à la surface des nanoparticules et les chercheurs supposent qu'ensemble, elles construisent des milliards de "poches" qui attirent l'estradiol et le piègent sur place.
Ces poches étant invisibles à l'œil nu, M. Müller a utilisé des instruments de haute technologie pour vérifier l'existence de ces poches de piégeage des œstrogènes. Les résultats préliminaires montrent une extraction efficace des hormones à partir d'échantillons de laboratoire, mais les chercheurs doivent se pencher sur des expériences supplémentaires de spectroscopie de résonance magnétique nucléaire à l'état solide et de diffusion des neutrons à petits angles pour vérifier l'hypothèse de la poche. "Nous essayons d'utiliser différentes pièces du puzzle pour comprendre comment les molécules s'assemblent réellement à la surface des nanoparticules", explique M. Müller.
À l'avenir, l'équipe testera ces particules sur des échantillons d'eau du monde réel et déterminera le nombre de fois où elles pourront être réutilisées. Étant donné que chaque nanoparticule présente une surface élevée et de nombreuses poches, les chercheurs estiment qu'ils devraient être en mesure d'éliminer les œstrogènes de plusieurs échantillons d'eau, réduisant ainsi le coût de chaque nettoyage. "En recyclant ces particules à plusieurs reprises, l'impact matériel de cette méthode de traitement de l'eau pourrait devenir très faible", conclut M. Halik.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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