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    Traitement de l'eau :éliminer les hormones avec la lumière du soleil

    Insertion de la membrane photocatalytique dans le réacteur membranaire. (Photo :Markus Breig, TROUSSE)

    Les polluants organiques tels que les produits pharmaceutiques, pesticides, et les hormones, même à des concentrations nanométriques, contaminer l'eau potable d'une manière qui présente des risques importants pour les humains, les animaux et l'environnement. En particulier, les hormones stéroïdes estrone, estradiol, progestérone, et la testostérone peut causer des dommages biologiques chez les humains et la faune. L'Union européenne a donc fixé des normes de qualité minimales strictes pour une eau potable sûre et propre, qui doit également être pris en compte dans le développement de nouvelles technologies de traitement de l'eau.

    "Le défi pour la science est de développer des méthodes plus sensibles pour cibler les molécules hormonales, " dit le professeur Andrea Iris Schäfer, directeur de l'Institute for Advanced Membrane Technology (IAMT) du KIT. Le principal problème est que les hormones stéroïdes sont très difficiles à détecter dans l'eau. "Il y a une molécule d'hormone pour chaque quintillion de molécules d'eau. C'est une concentration extrêmement faible, " explique l'expert.

    Avec les technologies conventionnelles de traitement de l'eau, les stations d'épuration ne peuvent ni détecter ni éliminer les micropolluants. Les chercheurs de l'IAMT et du KIT Institute of Microstructure Technology (IMT) travaillent donc sur de nouvelles méthodes pour non seulement détecter et mesurer les micropolluants, mais aussi les supprimer. Un nouveau, processus photocatalytique s'avère prometteur. Les scientifiques ont enduit une membrane polymère à larges pores disponible dans le commerce de Pd(II)-porphyrine, contenant du palladium, molécule sensible à la lumière qui peut absorber le rayonnement visible. L'exposition au rayonnement avec la lumière du soleil simulée initie un processus chimique qui produit ce qu'on appelle l'oxygène singulet, une espèce oxygénée hautement réactive. L'oxygène singulet « attaque » spécifiquement les molécules hormonales et les convertit en produits d'oxydation potentiellement sûrs. "Il est crucial que nous enduisions la surface de chaque pore avec la molécule photosensibilisante, augmenter la surface d'attaque, " explique Roman Lyubimenko, scientifique à l'IAMT et à l'IMT.

    Les chercheurs du KIT ont développé un nouveau procédé qui élimine les micropolluants à l'aide d'une membrane photocatalytique et de la lumière visible. (Photo :Markus Breig, TROUSSE)

    La décomposition chimique des hormones stéroïdes et la filtration d'autres micropolluants peuvent être réalisées dans un seul module. Avec ce procédé, la filtration de 60 à 600 litres d'eau par mètre carré de membrane est possible en une heure. Les scientifiques ont pu réduire la concentration d'estradiol, l'hormone stéroïde la plus biologiquement active, de 98 pour cent de 100 à 2 nanogrammes par litre. "Cela signifie que nous sommes déjà très proches de la valeur cible de l'UE d'un nanogramme par litre, " souligne Schäfer. Le prochain objectif de l'équipe de recherche est d'optimiser davantage le processus photocatalytique et de le transférer à une plus grande échelle. Les questions ouvertes sont de savoir quelle intensité lumineuse et quelle quantité de porphyrine seront nécessaires et si le palladium coûteux de la Les métaux du groupe du platine peuvent être remplacés par d'autres métaux.


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