TECHNIQUE  
Aquarama 85 – septembre 2019

Nouvelle méthode de désinfection en vue ?

En Chine, des scientifiques déclarent avoir mis au point une nouvelle méthode de désinfection de l’eau respectueuse de l’environnement. Ils la peaufinent encore un peu, mais s’attendent à ce qu’elle soit prête à être commercialisée bientôt.

Des scientifiques de l’Académie chinoise des sciences et de l’Université de Yangzhou ont mis au point une technique de purification de l’eau utilisant des films de nitrure de carbone graphitiques (g-C₃N₄).

Leur prototype a purifié, en 30 minutes, de l’eau contenant de nombreux agents pathogènes. Ce faisant, il a tué plus de 99,9999% des bactéries, telles que E. coli. La qualité microbiologique répond donc aux exigences chinoises en matière d’eau potable. L’opération a pu se faire sans provoquer de contamination secondaire ni laisser de résidus d’ions de métaux lourds.

Alternative

Les chercheurs veulent proposer, avec leur solution, une alternative aux technologies existantes. Et pour commencer, aux désinfectants photocatalytiques à base de métal. Ces derniers fonctionnent souvent très bien, mais entraînent parfois une pollution secondaire ou laissent des résidus d’ions de métaux lourds. Cette solution devrait également constituer une alternative à la lumière ultraviolette, à la chloration ou à l’ozone, lesquels peuvent être plus écologiques, mais sont souvent moins efficaces que les technologies à base de métal.

Peroxyde d’hydrogène (eau oxygénée)

De nombreuses recherches ont été effectuées pour trouver des méthodes alternatives de désinfection à base de carbone, par exemple avec des nanotubes de carbone et de l’oxyde de graphène. Malheureusement, elles n’étaient pas assez efficaces pour traiter l’eau en vraie grandeur car elles ne produisaient pas suffisamment d’oxygène réactif pour combattre les agents pathogènes. Les scientifiques auraient trouvé une solution. Ils utilisent pour ce faire un concept catalytique unique. Ils emploient des nanofilms de nitrure de carbone graphitique, un matériau bidimensionnel ultra-mince qui absorbe la lumière et génère de l’oxygène réactif. Leurs films présentent, sur les bords, des groupes chimiques qui leur permettent de produire une quantité remarquable de peroxyde d’hydrogène. Cette substance tue les bactéries en oxydant leurs parois cellulaires et en leur infligeant d’autres dégâts chimiques.

Les chercheurs en parlent comme suit : « Le taux de désinfection de premier ordre de notre solution est cinq fois plus élevé que celui du photocatalyseur sans métal considéré jusqu’à présent comme le meilleur. La consommation de catalyseur est limitée. L’activité catalytique est comparable à celle du meilleur photocatalyseur à base de métal. Comparée à tous les autres photocatalyseurs sans métal utilisés aujourd’hui en lumière visible dans les modèles de désinfection d’E. Coli, cette méthode détient le record en termes d’efficacité. »

Dernières optimisations

L’équipe va maintenant optimiser quelque peu la technologie avant de la commercialiser. Selon le professeur Dan Wang, l’un des auteurs de l’article décrivant les résultats de la recherche, les résultats impliquent, étant donné la simplicité de la conception et le faible prix des matériaux nécessaires à la technologie, que cette dernière pourra être produite assez rapidement à grande échelle.

Pour de plus amples informations : Chem, Teng and Yang et al.: “Edge-Functionalized g-C₃N₄ Nanosheets as a Highly Efficient Metal-free Photocatalyst for Safe Drinking Water” https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(18)30572-2 ).

Par Koen Vandepopuliere