Les ingénieurs de l'Université Monash ont mis au point une méthode améliorée pour éliminer les bactéries potentiellement mortelles, comme E. coli, de l'eau en utilisant du nitrure de carbone graphitique et la lumière du soleil.

L'équipe internationale, dirigé par le professeur Xiwang Zhang du département de génie chimique de l'Université Monash, combiné de nitrure de carbone graphitique avec de la polyéthylèneimine (PEI) pour détruire les agents pathogènes nocifs E. coli et Enterococcus faecalis de l'eau en 45 minutes et 60 minutes respectivement.

Cette nouvelle méthode de photocatalyseur est peu coûteuse et sans métal, qui empêche la pollution secondaire des ions métalliques lessivés pendant le processus de filtration.

En cas de mise à l'échelle, cette méthode solaire pourrait améliorer considérablement le traitement de grands volumes d'eau. Il a également le potentiel d'être intégré à la technologie actuelle de désinfection solaire de l'eau dans les pays ayant un accès limité à l'eau douce.

Publié dans la revue Catalyse appliquée B :Environnement , Le professeur Zhang dit que l'intégration de leur photocatalyseur dans la technologie solaire de désinfection de l'eau pourrait presque assurer une désinfection complète et rapide d'une manière plus durable.

« Les maladies infectieuses causées par des agents pathogènes d'origine hydrique menacent la santé des personnes dans le monde entier, " a déclaré le professeur Zhang, qui est également le directeur du Centre de recherche ARC pour la séparation économe en énergie.

« Le nitrure de carbone graphitique a attiré une large attention en tant que photocatalyseur sans métal pour la désinfection de l'eau. Cependant, il a des limites dans sa capacité à éliminer complètement les agents pathogènes en utilisant la photocatalyse. Ce que nous avons pu faire, c'est fusionner du nitrure de carbone graphitique avec du PEI pour augmenter les propriétés photocatalytiques de ce matériau et le tester sur les bactéries d'origine hydrique. Nous avons découvert que la fonctionnalisation PEI peut, en effet, régler les réactions photochimiques sur le nitrure de carbone graphitique. Nous avons constaté que le PEI chargé positivement sur le nitrure de carbone graphitique pouvait favoriser le contact entre le photocatalyseur et les cellules bactériennes (surface chargée négativement) via une adhérence électrostatique, qui peut permettre aux espèces réactives de l'oxygène de tuer les cellules bactériennes piégées. »

Une étude précédente publiée par l'équipe de recherche en Catalyse ACS trouvé du PEI sur du nitrure de carbone graphitique a fourni un site piège pour les trous photo-induits. À travers cela, Le PEI peut ajuster les réactions photochimiques pour générer des espèces d'oxygène plus réactives pour l'inactivation des bactéries.

Grâce à ce processus, Le PEI modifie la charge de surface du photocatalyseur composite pour qu'elle soit positive ; dans la nature, la surface des cellules bactériennes est chargée négativement en raison des fragments spécifiques de leur structure cellulaire.

En tant que tel, le PEI chargé positivement sur le nitrate de carbone graphitique peut favoriser le contact entre le photocatalyseur et les cellules bactériennes par adhésion électrostatique. De cette façon, Le PEI piège les cellules bactériennes dans l'eau. Les cellules piégées sont ensuite tuées par les espèces réactives de l'oxygène générées par photocatalyse.

Grâce à ce processus, sous irradiation solaire, l'équipe de recherche a pu éliminer 99,99 % des E.coli de l'eau en 45 minutes, et le même pourcentage d'Enterococcus faecalis dans les 60 minutes.

"Ce processus de fonctionnalisation PEI est simple. Il peut être partagé avec des communautés désespérées à travers le monde après que des recherches supplémentaires soient menées sur le développement de dispositifs de photocatalyse, " a déclaré le professeur Zhang.

Professeur Xiwang Zhang (Université Monash, génie chimique) a dirigé l'étude, intitulé « Modulation coopérative de la génération d'espèces réactives de l'oxygène et du contact bactéries-photocatalyseur sur du nitrate de carbone de graphène par la polyéthylèneimine pour une désinfection rapide de l'eau ».