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Un piège à métaux lourds pour purifier l'eau

Selon l’OMS (Organisation Mondiale de la Santé), environ deux milliards de personnes n’ont pas accès à de l’eau potable propre. En même temps, nos besoins énergétiques sans cesse en augmentation et l’emploi de métaux lourds dans les processus industriels ont maximisé notre exposition à des matériaux toxiques présents dans l’eau.

Les méthodes commerciales courantes pour éliminer les métaux lourds, comme le plomb, de notre eau potable municipale sont souvent coûteuses et énergivores, sans même être suffisamment efficaces. Des approches moins conventionnelles le sont peut-être plus, mais restent à usage unique, sont difficiles à régénérer, ou génèrent elles aussi des déchets toxiques.

Or, le laboratoire du Professeur Wendy Lee Queen à l’EPFL avec des collègues de l’Université de Californie à Berkeley et du Lawrence Berkeley National Laboratory ont trouvé une solution en faisant appel à des charpentes métallo-organiques (MOF) – des matériaux constitués de nœuds métalliques interconnectés par des « entretoises ».

Offrant une surface interne inégalée et un ajustement chimique aisé, les MOF peuvent « soustraire » la vapeur d’eau – comme d’autres gaz – de l’air. De telles caractéristiques font de ces MOF des matériaux prometteurs pour ôter de manière sélective des métaux lourds présents dans l’eau.

Ces chercheurs ont conçu un composite MOF/polymère stable dans l’eau, en ayant recours à des matériaux peu coûteux, respectueux de l’environnement et biologiquement inoffensifs. Les chercheurs ont traité un MOF, connu sous le nom de Fe-BTC, avec de la dopamine, qui s’est polymérisée en polydopamine (PDA), coinçant ainsi le polymère dans le MOF. Le composite final, nommé Fe-BTC/PDA, peut rapidement et sélectivement éliminer les quantités élevées de métaux lourds dans des échantillons d’eau réelle, comme le plomb et le mercure. Il peut, en fait, ôter plus de 1.6 fois son propre poids de mercure et 0.4 fois son poids de plomb.

Le Fe-BTC/PDA a alors été testé dans des solutions aussi toxiques que les pires échantillons d’eau trouvés à Flint, au Michigan. Les tests ont montré que le MOF peut, en l’espace de quelques secondes seulement, ramener les concentrations de plomb à 2 parties par milliard – un niveau que l’Agence américaine pour la protection de l’environnement et l’Organisation mondiale de la Santé jugent acceptable. Les scientifiques ont aussi ôté le plomb de divers échantillons d’eau réelle provenant du Rhône, de la Méditerranée et d’une usine de traitement des eaux usées en Suisse. Ils ont aussi montré que le matériau est aisément régénéré.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

EPFL

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