Les nanotechnologies au service de la filtration des eaux usées

Les nanotechnologies pourraient bien donner naissance à une technique nouvelle de filtration des eaux polluées grâce à l'utilisation de nanotubes de carbone
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Vous avez dit nano… ?

Les nanosciences, qui travaillent à l’échelle du nanomètre (10 puissance -12 m), ont déjà permis de développer une palette de nouvelles technologies aussi prometteuses l’une que l’autre. Les nanotubes de carbone, éléments très solides constitués de molécules cylindriques de carbone, en sont un exemple connu. Une étude publiée dans le journal « Environmental Science and Technology » vient de découvrir comment ces nanotubes offrent la possibilité de fitrer l’eau polluée dans le but de la rendre potable.

Eliminer des polluants cancérigènes grâce à des nanotubes de carbone

Le principe de la méthode est simple. Certaines molécules présentes dans les eaux polluées possèdent une grande affinité pour les nanotubes de carbone. Ainsi, l’utilisation de ceux-ci en tant que filtre permet d’éliminer de nombreux contaminants qui seraient passées à travers un système classique de filtration. Par exemple, certaines molécules organiques particulièrement solubles dans l’eau provenant de médicaments pourraient dorénavant être éliminés de l’eau, offrant ainsi une eau plus pure aux consommateurs.

Une efficacité remarquable à faible concentration

Si de nombreux travaux avaient déjà rendu compte, au cours des dernières années , de la grande affinité des contaminants organiques avec les nanotubes de carbone, les conditions dont ce processus se déroule en conditions réelles restaient jusqu’à présent inconnues.

L’étude en question, réalisée par une équipe de chercheurs de l’Université de Vienne, s’est donc intéressée aux interactions entre certains polluants cancérigènes dénommés « hydrocarbures aromatiques polycycliques » avec des nanotubes de carbone pour six différentes concentrations. Cela a été rendu possible par la préalable mise au point d’une méthode nouvelle baptisée « échantillonage passif » (« passive sampling »), avec la collaboration de chercheurs de l’université d’Utrecht aux Pays-Bas.

Grâce à cette méthode, l’équipe de Kah a pu, pour la première fois, attester de l’efficacité de la nouvelle technique de filtration pour des concentrations de contaminant extrêmement faibles, comme on en trouve dans les milieux naturels.

13, le nombre magique

La possibilité nouvelle de travailler à très faible concentration a également permis de mettre en évidence le phénomène de compétition entre contaminants dans le processus d’adhésion avec les nanotubes. Ce phénomène implique que l’efficacité du filtre varie en fonction de la concentration relative des différents contaminants. Pourtant, l’équipe de chercheurs a également découvert que ce phénomène de compétition n’avait plus lieu dès lors qu’un assemblage de treize nanotubes était formé.

Moins d’entretien nécessaire pour les filtres à eau

Un autre avantage de cette technique de filtration prometteuse est qu’elle permettrait de contourner le problème de saturation des filtres classiquement encouru. En effet, l’équipe de chercheurs de l’université de Vienne a montré que la capacité d’absorption des nanotubes de carbone était dépendante de leur superficie. Or, celle-ci est connue pour être particulièrement importante: 1 gramme de nanotube peut occuper jusqu’à 500m2. Chaque nanotube peut donc potentiellement retenir une grande quantité de polluant, ce qui diminue le besoin d’entretien des filtres.

Des risques à évaluer, la recherche à développer

Les nanotechnologies, si elles ont connu un essor considérable en matière de recherche et d’applications au cours des dernières décennies, ne posent pas moins des sérieuses questions d’éthique à prendre en compte.

En effet, les propriétés d’un même matériau peuvent s’avérer être très différentes à l’échelle du nanomètre et à notre échelle. De fait, la manière dont les nanotubes de carbone se comportent dans des conditions réelles reste encore peu connue et l’existence de risques n’est donc pas à exclure. D’où un besoin de développer encore la recherche dans ce domaine afin de rendre l’application de telles découvertes possible et sans risque pour l’humain et pour l’environnement.

Source : Measuring and Modeling Adsorption of PAHs to Carbon Nanotubes Over a Six Order of Magnitude Wide Concentration Range: Melanie Kah, Xiaoran Zhang, Michiel T.O. Jonker, and Thilo Hofmann. In: Environmental Science & Technology, 2011, 45 (14), pp 6011-6017. DOI: 10.1021/es2007726.

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