Traitement de l'eau : les nanotubes capturent les hormones stéroïdes
Elimination de micropolluants dans un réacteur électrochimique à membrane avec nanotubes de carbone
Fournir de l'eau propre aux populations du monde entier est l'un des grands défis du présent et de l'avenir. Les eaux usées contiennent divers micropolluants, c'est-à-dire des substances organiques et inorganiques présentes en faibles concentrations, mais qui ont néanmoins des effets néfastes sur l'homme et l'environnement. Les substances endocriniennes, c'est-à-dire celles qui peuvent avoir un effet sur le système hormonal, telles que les hormones stéroïdes, présentent des risques particuliers. Celles-ci sont notamment très répandues dans les médicaments et les contraceptifs. Elles sont difficiles à détecter dans l'eau, mais peuvent perturber gravement la santé humaine et l'équilibre écologique des eaux.
L'oxydation permet la dégradation des micropolluants
Les méthodes traditionnelles de traitement de l'eau ne permettent pas de détecter ou d'éliminer les hormones stéroïdes. L'oxydation électrochimique (OE) est de plus en plus reconnue comme une approche avancée : Les systèmes EO se composent d'une anode et d'une cathode, reliées à une source de courant externe. L'énergie électrique des électrodes est modifiée (modulée), ce qui entraîne une oxydation à la surface de l'anode et élimine les impuretés. Les réacteurs électrochimiques à membrane (REM) utilisent les possibilités de l'OE de manière encore plus efficace : une membrane conductrice sert d'électrode de flux, ce qui améliore le transport des substances. De plus, les sites actifs sont entièrement accessibles aux molécules qui réagissent.
Les nanotubes de carbone possèdent des propriétés physiques et chimiques uniques en leur genre
Des chercheuses de l'Institute for Advanced Membrane Technology (IAMT) du KIT, en collaboration avec des scientifiques de l'Université de Californie, Los Angeles, et de l'Université hébraïque de Jérusalem, ont maintenant élucidé les mécanismes difficilement compréhensibles des EMR : comme le rapportent les chercheurs dans l'édition spéciale "Water Treatment and Harvesting" de la revue spécialisée Nature Communications, ils ont étudié la dégradation de micropolluants d'hormones stéroïdiennes dans un EMR avec une membrane en nanotubes de carbone. Les nanotubes de carbone (CNT) présentent des diamètres de l'ordre du nanomètre et possèdent des propriétés physiques et chimiques uniques : "Leur conductivité élevée permet un transfert d'électrons efficace", explique Andrea Iris Schäfer, professeur de génie des procédés de l'eau et directrice de l'IAMT du KIT. "Grâce à leur nanostructure, les CNT disposent d'une surface extraordinairement grande et donc d'un énorme potentiel d'adsorption de différents composés organiques, ce qui facilite les réactions électrochimiques ultérieures".
Dans leur étude, les chercheurs ont utilisé des méthodes analytiques de pointe pour examiner l'interaction complexe entre l'adsorption et la désorption, les réactions électrochimiques et la formation de sous-produits dans un EMR. "Nous avons constaté que l'adsorption préalable des hormones stéroïdes, c'est-à-dire leur accumulation à la surface des CNT, ne limite pas la dégradation ultérieure des hormones", rapporte le Dr Siqi Liu, postdoctorant à l'IAMT. "Nous attribuons cela à l'adsorption rapide et au transport efficace des substances". L'approche analytique de l'étude facilite également la détermination des facteurs limitant la dégradation des hormones et des conditions changeantes. "Notre étude clarifie certains mécanismes fondamentaux dans les réacteurs électrochimiques à membrane et fournit des informations précieuses pour le développement de stratégies électrochimiques visant à éliminer les micropolluants dans l'eau", conclut Schäfer.
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 Allemand peut être trouvé ici.
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