Films d'eau - les architectes silencieux des transformations chimiques
L'humidité de l'air qui se dépose sur les surfaces des matériaux forme des films d'eau minces et invisibles. Ces films jouent un rôle crucial dans les sols et l'atmosphère de la Terre, ainsi que dans les nouvelles technologies. Une thèse de l'université d'Umeå jette un nouvel éclairage sur la façon dont cet architecte silencieux agit comme médiateur des réactions chimiques.
Les films d'eau sont pratiquement présents sur tous les minéraux exposés à l'humidité de l'air, des sols secs aux poussières atmosphériques. Le nombre de couches d'eau que les minéraux peuvent stocker est directement contrôlé par l'humidité atmosphérique. La thèse de Tan Luong révèle comment les films d'eau de différentes épaisseurs influencent deux phénomènes importants pour la nature et la technologie : la transformation des minéraux et la décomposition des matières organiques. Ses découvertes contribuent à l'émergence d'une nouvelle science fondamentale nécessaire pour relever certains des principaux défis de l'humanité, tels que le réchauffement de la planète et la lutte contre la pollution.
Croissance en plusieurs dimensions
De nouveaux minéraux peuvent se développer à partir d'ions - atomes ou molécules chargés - qui se dissolvent à partir de minéraux primaires dans des films d'eau. Ces ions réagissent ensuite avec les gaz de l'environnement, tels que le dioxyde de carbone et l'oxygène, et se transforment en nouveaux minéraux qui peuvent modifier la fonction du minéral primaire.
Les films d'eau extrêmement fins qui recouvrent partiellement les surfaces minérales peuvent encore accueillir la croissance minérale, mais seulement en deux dimensions, un peu comme la croissance latérale d'une simple feuille de papier. En revanche, les films d'eau plus épais, comportant plus d'une couche, stimulent la croissance tridimensionnelle, tout comme l'empilement de plusieurs feuilles de papier pour former un livre.
"Ces connaissances sont utiles pour la fabrication de matériaux dans des environnements où l'humidité est contrôlée. La taille et la forme des matériaux ont une incidence sur leurs fonctions dans les technologies de pointe, notamment le développement de batteries et les stratégies d'élimination des polluants", explique Tan Luong.
Capture écologique du CO2
De nombreuses technologies de capture du dioxyde de carbone (CO2) sont confrontées à des coûts énergétiques qui peuvent, à leur tour, laisser une empreinte carbone. Ainsi, une solution écologique imitant la manière dont les roches naturelles, telles que les stalagmites dans les grottes, capturent le CO2 pourrait contribuer à atteindre le niveau zéro d'émissions.
À cette fin, Tan Luong a étudié la capacité de capture du CO2 de la magnésie (MgO), un élément constitutif des déchets miniers ciblés qui constitue un matériau potentiel pour le développement de technologies plus écologiques. Il a toutefois constaté que les revêtements ultraminces des produits à base de carbonate de magnésium peuvent effectivement empoisonner les réactions. Il a ensuite identifié une voie prometteuse permettant de contourner ce goulot d'étranglement par une attaque chimique dans des conditions d'humidité extrêmement élevée.
"Nous avons mis en évidence le potentiel du MgO pour la capture du CO2 dans des conditions d'humidité dynamique. Toutefois, pour parvenir à un captage écologique et efficace, il faut encore travailler pour éviter les revêtements qui entravent les réactions", déclare Tan Luong.
Le rôle de l'oxygène
L'étude de Tan Luong a également révélé comment les films d'oxygène et d'eau accélèrent ou ralentissent la conversion des polluants organiques en substances inoffensives, telles que le CO2 et l'eau, grâce à une approche qui transforme l'énergie lumineuse en énergie chimique. Ses résultats font progresser nos connaissances fondamentales qui sont nécessaires aux innovations dans les technologies de purification de l'eau et de l'air.
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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