Un nouvel hydrogel élimine les microplastiques de l'eau
Le matériau possède un réseau unique de polymères entrelacés qui peut lier les contaminants et les dégrader sous l'effet de la lumière UV
Les microplastiques constituent une grave menace pour la santé humaine. Ces minuscules débris de plastique peuvent pénétrer dans notre corps par l'eau que nous buvons et augmenter le risque de maladies. Ils constituent également un danger pour l'environnement ; présents dans des zones reculées telles que les calottes glaciaires et les fosses océaniques, ils mettent en péril les formes de vie aquatiques et terrestres.
Un hydrogel 3D pGel@IPN pour lutter contre la contamination de l'eau par les microplastiques
Soumi Dutta
Pour lutter contre ce polluant émergent, des chercheurs de l'Indian Institute of Science (IISc) ont conçu un hydrogel durable pour éliminer les microplastiques de l'eau. Le matériau possède un réseau unique de polymères entrelacés qui peut lier les contaminants et les dégrader sous l'effet de la lumière UV.
Les scientifiques ont déjà essayé d'utiliser des membranes filtrantes pour éliminer les microplastiques. Toutefois, ces membranes peuvent être obstruées par ces minuscules particules, ce qui les rend non durables. L'équipe de l'IISc dirigée par Suryasarathi Bose, professeur au département d'ingénierie des matériaux, a donc décidé de se tourner vers les hydrogels 3D.
Le nouvel hydrogel mis au point par l'équipe se compose de trois couches de polymères différents - chitosane, alcool polyvinylique et polyaniline - entrelacées, formant une architecture de réseau de polymères interpénétrés (IPN). L'équipe a infusé dans cette matrice des nanoclusters d'un matériau appelé polyoxométalate de substitution du cuivre (Cu-POM). Ces nanoclusters sont des catalyseurs qui peuvent utiliser la lumière UV pour dégrader les microplastiques. La combinaison des polymères et des nanoclusters a donné naissance à un hydrogel solide capable d'adsorber et de dégrader de grandes quantités de microplastiques.
La plupart des microplastiques sont le résultat d'une dégradation incomplète des plastiques et des fibres domestiques. Pour reproduire ce phénomène en laboratoire, l'équipe a écrasé des couvercles de récipients alimentaires et d'autres produits en plastique d'usage quotidien afin de créer deux des microplastiques les plus courants dans la nature : le chlorure de polyvinyle et le polypropylène.
"Outre le traitement ou l'élimination des microplastiques, la détection constitue un autre problème majeur. Comme il s'agit de très petites particules, on ne peut pas les voir à l'œil nu", explique Soumi Dutta, premier auteur de l'étude publiée dans Nanoscale, et titulaire d'une bourse postdoctorale nationale SERB au département d'ingénierie des matériaux.
Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont ajouté un colorant fluorescent aux microplastiques afin de suivre la quantité adsorbée et dégradée par l'hydrogel dans différentes conditions. "Nous avons vérifié l'élimination des microplastiques à différents niveaux de pH de l'eau, à différentes températures et à différentes concentrations de microplastiques", explique M. Dutta.
L'hydrogel s'est avéré très efficace : il pouvait éliminer environ 95 % et 93 % des deux différents types de microplastiques dans l'eau à un pH presque neutre (∼6,5). L'équipe a également réalisé plusieurs expériences pour tester la durabilité et la solidité du matériau. Elle a constaté que la combinaison des trois polymères le rendait stable à différentes températures.
"Nous voulions créer un matériau plus durable et pouvant être utilisé de manière répétitive", explique Bose. L'hydrogel pourrait durer jusqu'à cinq cycles d'élimination des microplastiques sans perte significative d'efficacité. De plus, souligne M. Bose, une fois qu'il aura fait son temps, l'hydrogel pourra être transformé en nanomatériaux de carbone capables d'éliminer les métaux lourds tels que le chrome hexavalent dans les eaux polluées.
À l'avenir, les chercheurs prévoient de travailler avec des collaborateurs pour mettre au point un dispositif pouvant être déployé à grande échelle pour aider à nettoyer les microplastiques de diverses sources d'eau.
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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