Des scientifiques de l'Institute of Process Engineering (IPE) de l'Académie chinoise des sciences de Pékin et de l'Université de Yangzhou (YZU) dans le Jiangsu ont mis au point une technique efficace et économe en énergie pour purifier l'eau en utilisant des feuilles de nitrure de carbone graphitique.

Leur prototype, présenté le 7 février dans la revue Chimie , eau purifiée riche en pathogènes en 30 min, tuant plus de 99,9999% des bactéries, tel que E. coli , répondre aux exigences de la Chine en matière d'eau potable. Contrairement aux désinfectants photocatalytiques à base de métal, il a atteint cette norme sans laisser de pollution secondaire ni de résidus d'ions de métaux lourds, offrant une alternative prometteuse aux technologies moins respectueuses de l'environnement.

« L'application future de la technologie de désinfection photocatalytique peut réduire considérablement la pénurie d'eau potable et la pénurie mondiale d'énergie, " dit Dan Wang, professeur à l'Institute of Process Engineering et auteur principal de l'article.

Contrairement aux procédés traditionnels de purification de l'eau utilisant la lumière ultraviolette, chloration, ou désinfection à l'ozone, les méthodes photocatalytiques offrent un traitement de l'eau sans danger pour l'environnement, à condition d'utiliser le bon catalyseur. Mais malheureusement, ces catalyseurs plus écologiques ont tendance à être moins efficaces que les variétés à base de métal. Catalyseurs à base de carbone largement étudiés, tels que les nanotubes de carbone et l'oxyde de graphène, ne sont pas assez efficaces pour le traitement pratique de l'eau, car ils ne produisent pas suffisamment d'oxygène réactif pour vaincre les agents pathogènes.

L'équipe d'IPE et d'YZU parvient à contourner ces défaillances grâce à une conception catalytique unique. Ils utilisent des nanofeuillets de nitrure de carbone graphitique, un matériau bidimensionnel ultra-mince avec les bonnes propriétés électroniques pour absorber la lumière et générer de l'oxygène réactif. Cette configuration a permis de faciliter la réaction en générant beaucoup de peroxyde d'hydrogène, qui tue efficacement les bactéries en oxydant leurs parois cellulaires et en faisant des ravages sur leurs structures chimiques.

Finalement, Wang pense que ces résultats, ainsi que la simplicité de la conception et des matériaux peu coûteux, signifie que la technologie devrait être relativement facile à développer à plus grande échelle. « La mise à l'échelle des catalyseurs et du dispositif n'est pas difficile, " dit-il. " La construction de ce matériau est entièrement sans métal, et l'un des éléments clés, le sac plastique, est commercialisé, ce qui le rend facile à obtenir."

L'équipe a l'intention de perfectionner la technique avant qu'elle ne soit prête à être utilisée commercialement. Comme prochaines étapes, ils prévoient d'améliorer l'efficacité en élargissant le bord de la capacité du matériau à absorber les photons, développer des fibres antibactériennes, et affiner le processus de préparation des nanofeuillets.

Cependant, il reconnaît que ce système antibactérien n'est pas destiné à purifier l'eau à lui seul. "La purification a besoin d'autres appareils pour éliminer les ions de métaux lourds, ajustement du pH, et éliminer les résidus, " dit-il. " Nous devons combiner notre système avec d'autres pour répondre aux exigences de purification de l'eau. "