L'utilisation de bandes de nanofibres spécialement créées permet à la lumière du soleil de décomposer les colorants en toute sécurité, à moindre coût et facilement.

Des soins de santé à la fracturation hydraulique et au-delà, la capacité de nettoyer les eaux usées est vitale dans de nombreux domaines. Une équipe de chercheurs de la Texas Tech University travaillant dans les textiles avancés a trouvé un nouveau moyen d'éliminer les polluants toxiques des colorants des eaux usées, et leur approche est plus sûre, moins cher et plus facile que les méthodes traditionnelles. Leurs résultats sont décrits dans le prochain article de couverture de la revue en ligne Particle &Particle Systems Characterization.

Lorsque les tissus sont teints, l'une des dernières étapes est le processus de lavage, ce qui aide à la fois à fixer la teinture dans le tissu et à éliminer tout excès de teinture. Le problème, cependant, c'est qu'après le processus de teinture, l'eau est contaminée par des restes de colorants et pigments synthétiques - jusqu'à 200, 000 tonnes chaque année, par certaines estimations. La plupart des colorants persistent dans l'environnement en raison de l'inefficacité, les procédés conventionnels de traitement des eaux usées non respectueux de l'environnement et le fait que les colorants sont conçus pour résister à la lumière, la température et les détergents - les choses mêmes qui pourraient être utilisées pour les nettoyer.

Précédemment, le processus de décomposition du colorant a utilisé principalement des rayons ultraviolets (UV). En collaboration avec des chercheurs des départements de génie chimique et de génie mécanique, Seshadri Ramkumar, professeur au Texas Tech Department of Environmental Toxicology, et la candidate au doctorat Lihua Lou ont trouvé un moyen de décomposer le colorant en filtrant l'eau à travers des toiles de nanofibres spéciales et en l'exposant à la lumière visible, un processus appelé « photodégradation ».

Ramkumar dit qu'il y a plusieurs raisons pour lesquelles l'utilisation de la lumière visible est supérieure à l'utilisation des rayons UV.

"Il est vert, renouvelables et respectueux de l'environnement, " a déclaré Ramkumar. " L'utilisation de la lumière visible pour la photodégradation n'est pas nocive, et il est rentable et facile à utiliser. Cela rend l'élimination de la couleur dans l'industrie économique."

Le laboratoire de Ramkumar, le Laboratoire Non-tissés et Matériaux Avancés, est spécialisé dans les textiles techniques. Pour cette étude, Lou a ajouté des nanoparticules dans une solution de polymère, qui a ensuite été électrofilé en nanofibres. Lorsque les toiles composites nanoparticules/nanofibres ont été immergées dans de l'eau contenant un colorant rougeâtre appelé Rhodamine B (RhB), une réaction chimique s'est produite.

Les chercheurs ont découvert que 80% des RhB étaient dégradés en six heures, et les 20% restants se sont dégradés lentement, disparaissant complètement après 49 jours.

"La recherche s'est concentrée sur l'élimination des colorants toxiques car c'est un défi persistant pour l'industrie textile, " a noté Ramkumar.

L'élimination des composés colorants est l'une des tâches les plus difficiles auxquelles sont confrontées les stations d'épuration car les colorants et les pigments ne se biodégradent pas facilement. C'est aussi l'une des tâches les plus importantes en raison de la menace que ces colorants peuvent représenter pour l'écosystème humain.

"Certains colorants sont hautement mutagènes et toxiques, " a expliqué Lou. " Le RhB est un composé chimique hautement soluble dans l'eau et un colorant largement utilisé dans les textiles. Cependant, les eaux usées avec RhB peuvent provoquer une irritation de la peau, les yeux et les voies respiratoires des êtres humains et des animaux. De plus, plusieurs problèmes de santé, comme la neurotoxicité, cancérogénicité, toxicité pour la reproduction et toxicité pour le développement, surviennent à cause des eaux usées RhB. »

Sur la base de leur succès avec RhB, la prochaine étape de l'équipe est d'essayer la même méthode avec d'autres types de colorants synthétiques et naturels, dont l'orange de méthyle, bleu de méthylène et bleu réactif 19.

Ces résultats sont importants pour plusieurs raisons. En plus du succès de la bande de nanoparticules/nanofibres dans l'élimination du colorant à l'aide de la lumière visible, c'est sa capacité à le faire sans trop de contamination secondaire.

"Notre recherche est multidisciplinaire et aborde un problème important pour le secteur textile mondial, " dit Ramkumar. " Après avoir terminé le processus de photodégradation, le composite peut être facilement retiré de l'eau sans laisser beaucoup de résidus nocifs."

Le soutien à cette recherche a été fourni par la Texas Tech Graduate School et l'American Association of Textile Chemists and Colorists.