Les nanofibres débarrassent l'eau des colorants dangereux
Des déchets pour purifier l'eau - cela semble paradoxal, mais c'est exactement ce qui a été réalisé
Les colorants, tels que ceux utilisés dans l'industrie textile, constituent un problème environnemental majeur. L'Université technique de Vienne a mis au point des filtres efficaces à base de déchets de cellulose.
Günther Rupprechter et Qaisar Maqbool avec une visualisation du nano web.
Vienna University of Technology
Utiliser des déchets pour purifier l'eau peut sembler contre-intuitif. C'est pourtant exactement ce qui a été réalisé à l'Université de Vienne : une nanostructure spéciale a été mise au point pour filtrer de l'eau une catégorie très répandue de colorants nocifs. L'un des composants essentiels est un matériau considéré comme un déchet : la cellulose usagée, par exemple sous la forme de chiffons de nettoyage ou de gobelets en papier. La cellulose est utilisée pour recouvrir un fin nano-tissu afin de créer un filtre efficace pour l'eau polluée.
Du poison coloré dans l'eau
Les colorants organiques représentent le plus grand groupe de colorants synthétiques, y compris les composés azoïques. Ils sont largement utilisés dans l'industrie textile, même dans les pays qui accordent peu d'attention à la protection de l'environnement, et les colorants se retrouvent souvent dans les eaux usées non filtrées. "C'est dangereux, car ces colorants se dégradent très lentement, ils peuvent rester longtemps dans l'eau et constituer un grand danger pour l'homme et la nature", explique le professeur Günther Rupprechter, de l'Institut de chimie des matériaux de l'Université technique de Vienne (TU Wien).
Il existe différents matériaux capables de fixer ces colorants. Mais cela ne suffit pas. "Si l'on se contente de laisser couler l'eau polluée sur un film filtrant capable de fixer les colorants, l'effet nettoyant est faible", explique Günther Rupprechter. "Il est préférable de créer un nano-tissu composé de nombreuses fibres minuscules et de laisser l'eau s'infiltrer à travers". L'eau entre alors en contact avec une surface beaucoup plus grande, ce qui permet de fixer beaucoup plus de molécules de colorants organiques.
Les déchets de cellulose comme nanofiltre
"Nous travaillons avec de la nanocellulose semi-cristalline, qui peut être produite à partir de déchets", explique Qaisar Maqbool, premier auteur de l'étude et post-doctorant dans le groupe de recherche de Rupprechter. "Les substances contenant des métaux sont souvent utilisées à des fins similaires. Notre matériau, en revanche, est totalement inoffensif pour l'environnement, et nous pouvons également le produire en recyclant des déchets de papier."
Cette nano-cellulose est "filée" avec le plastique polyacrylonitrile pour former des nanostructures. Cette opération requiert toutefois de nombreuses compétences techniques. L'équipe de la TU Wien est parvenue à ses fins grâce à un procédé dit d'électrofilage. Dans ce procédé, le matériau est pulvérisé sous forme liquide, les gouttelettes sont chargées électriquement et traversent un champ électrique.
"Le liquide forme ainsi des fils extrêmement fins d'un diamètre de 180 à 200 nanomètres pendant le durcissement", explique Günther Rupprechter. Ces fils forment un tissu fin doté d'une grande surface - ce que l'on appelle une "nano-veille". Un réseau de fils peut être placé sur un centimètre carré, avec une surface totale de plus de 10 cm2.
Des essais concluants
Les tests effectués avec ces nanostructures recouvertes de cellulose ont été couronnés de succès : En trois cycles, de l'eau contaminée par du colorant violet a été purifiée et 95 % du colorant a été éliminé. "Les colorants restent stockés dans la nanofibre. On peut alors soit se débarrasser de toute la toile, soit la régénérer, dissoudre les colorants stockés et réutiliser le tissu filtrant", explique Günther Rupprechter.
Cependant, il reste encore du travail à faire : évaluer les propriétés mécaniques des nano-tissus sophistiqués, effectuer des tests de biocompatibilité, évaluer la sensibilité à des polluants plus complexes et parvenir à une mise à l'échelle pour les normes industrielles. M. Rupprechter et son équipe de recherche souhaitent à présent étudier comment cette technologie de filtrage des colorants peut être transférée à d'autres domaines d'application. "Cette technologie pourrait également être très intéressante pour le domaine médical", estime M. Rupprechter. "La dialyse, par exemple, nécessite également de filtrer des substances chimiques très spécifiques à partir d'un liquide. Les nanofibres enduites peuvent être utiles pour de telles applications.
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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