D’incroyables nanobots photoréactifs travaillent pour nettoyer l’eau des nanoplastiques

Les nanoplastiques, minuscules particules de plastique de moins de 200 nm, se propagent dans les écosystèmes aquatiques et terrestres. Leur petite taille les rend particulièrement dangereux car ils peuvent franchir les barrières biologiques et s’accumuler dans les organismes vivants, avec des effets potentiellement délétères sur la santé humaine et animale. Malgré les progrès des technologies de traitement de l’eau, les méthodes actuelles présentent des limites importantes pour éliminer efficacement ces particules.

Les limites des méthodes de traitement traditionnelles

Les méthodes traditionnelles de traitement des eaux usées, bien qu’efficaces contre de nombreux types de polluants, sont confrontées à des défis importants lorsqu’il s’agit de capturer et d’éliminer les nanoplastiques. Ces particules extrêmement petites, souvent inférieures à 200 nanomètres, échappent régulièrement aux filets des systèmes de filtration classiques.. Par exemple, les techniques de coagulation, qui fonctionnent bien pour l’agglomération de particules plus grosses, sont souvent inefficaces contre les nanoplastiques en raison de leur faible masse et de leur tendance à rester en suspension. De même, les méthodes basées sur la filtration membranaire, malgré leur grande précision, se heurtent au problème du colmatage rapide des pores, notamment lorsque les particules sont à l’échelle nanométrique. Ce colmatage se traduit par une diminution de l’efficacité du filtrage et une augmentation des coûts de maintenance et d’exploitation à long terme. De plus, la stabilité chimique des nanoplastiques rend leur dégradation par des processus biologiques ou chimiques traditionnels particulièrement difficile, limitant ainsi l’efficacité des approches conventionnelles. Ces limites exposent non seulement les écosystèmes aquatiques à des risques accrus de pollution plastique, mais compromettent également la sécurité de l’eau potable, soulignant l’urgence de développer des solutions de traitement plus adaptées et plus efficaces.

Innovation : des nanobots automoteurs sensibles à la lumière

Cet article publié dans Water Research présente une nouvelle approche utilisant nanobots photoréactifs basés sur une structure métallo-organique (MOF), qui peut se déplacer de manière autonome et capturer les nanoplastiques sous irradiation par la lumière visible. Ces nanobots, composés principalement d’hexacyanoferrate de fer, utilisent la lumière comme source d’énergie pour induire un mouvement et capturer les nanoplastiques via des interactions électrostatiques, augmentant ainsi leur taille pour une élimination plus facile.

Mécanisme d’action des nanobots

Le mécanisme sous-jacent repose sur un transfert de charge intermittent dans la structure des nanobots, qui induit une bipolarité à la surface des nanobots. Cette bipolarité permet une interaction efficace avec les nanoplastiques chargés négativement, conduisant à leur agglomération et à une capture considérablement améliorée. Ce processus non seulement capture les nanoplastiques « en vol », mais les agrège également en structures plus grandes et facilement filtrables.

Résultats expérimentaux et implications

Les résultats obtenus avec les nanobots photoréactifs dans la lutte contre la pollution nanoplastique sont non seulement prometteurs, mais révolutionnaires. L’efficacité de ces nanobots pour capturer et éliminer les nanoplastiques dépasse de loin celle des méthodes traditionnelles. Ils affichent une capacité d’adsorption remarquable de 3 060 mg/g et une constante de vitesse de 0,69 min^-1, surpassant les matériaux de séparation traditionnels et les approches existantes.. Ces performances élevées suggèrent que les nanobots peuvent être déployés efficacement dans des conditions réelles pour traiter l’eau contaminée par des particules de plastique extrêmement petites, jusqu’à présent difficiles à capturer.

La structure unique des nanobots, capables de se déplacer de manière autonome sous l’effet de la lumière visible, permet une interaction directe et dynamique avec les nanoplastiques. Cette capacité à induire des mouvements autonomes sans avoir besoin d’un apport d’énergie externe réduit les coûts opérationnels et augmente l’efficacité du processus de traitement. De plus, les complexes formés par les nanobots et les nanoplastiques ont une stabilité structurelle accruefacilitant ainsi leur valorisation et réduisant le risque de rejet secondaire de plastique dans l’environnement.

Par ailleurs, l’approche nanobot ouvre des perspectives pour des applications environnementales plus larges, comme le traitement des eaux de surface et des eaux souterraines, où la présence de nanoplastiques est souvent sous-estimée et où les techniques conventionnelles montrent leurs limites. . L’adaptabilité de cette technologie à différents contextes aquatiques pourrait donc marquer un tournant décisif dans la gestion de la pollution plastique à l’échelle mondiale.

Cette avancée représente une avancée significative dans la gestion de la pollution nanoplastique, offrant une méthode potentiellement durable et efficace pour nettoyer l’eau contaminée. En exploitant la lumière visible, ressource abondante et non polluante, ces nanobots pourraient révolutionner le traitement de l’eau, offrant une solution adaptée aux défis écologiques contemporains.

Source de l'article : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135423009831?via%3Dihub