Des scientifiques de l'Université polytechnique de Tomsk ont ​​proposé une méthode pour créer un sorbant pour l'élimination de l'insecticide imidaclopride de l'eau. Le sorbant appartient aux charpentes métallo-organiques, une classe de matériaux non conventionnels. Les chimistes de TPU ont développé un tel cadre sur du polyéthylène téréphtalate (PET), un matériau utilisé pour produire des bouteilles en plastique ordinaires. La méthode est assez simple et permet de convertir les matériaux usagés en un produit utile. Les résultats de la recherche sont publiés dans Matériaux appliqués aujourd'hui .

Les charpentes métallo-organiques sont des substances à structure tridimensionnelle, où des amas ou des ions métalliques sont pontés par des ligands organiques. Le résultat est un matériau poreux avec les propriétés des métaux et des composés organiques.

"En raison de leur structure poreuse et d'un certain nombre d'autres propriétés, les charpentes organométalliques ont un potentiel élevé en tant que sorbants. Nous nous intéressons particulièrement au problème de la sorption des insecticides. Les insecticides sont largement utilisés dans l'agriculture moderne et accumulés dans le sol et l'eau.

Nous avons proposé une nouvelle méthode pour synthétiser une structure métallo-organique nommée UiO-66 avec des ions zirconium. Le matériel source est ce qui nous intéresse en premier lieu, " Pavel Postnikov, le directeur de recherche et professeur agrégé de la TPU Research School of Chemistry and Applied Biomedical Sciences, dit.

Les chercheurs ont expérimenté l'imidaclopride. C'est l'un des insecticides les plus répandus en agriculture, y compris contre les doryphores de la pomme de terre.

« L'imidaclopride s'accumule dans les plans d'eau naturels pénétrant du sol. Selon des chercheurs canadiens, l'imidaclopride a été détecté dans les eaux du monde entier à des concentrations allant de 0,001 à 320 microgrammes par litre. UiO-66 est généralement dérivé à des températures et pressions élevées en utilisant de l'acide téréphtalique commercial. Cependant, nous avons utilisé du PET constitué d'éthylène glycol avec de l'acide téréphtalique. Cet acide est un matériau structurel pour les linkers organiques dans les cadres et le matériau des bouteilles en plastique le contient déjà, " Oleg Semionov, l'un des auteurs de l'article et chercheur junior à la TPU Research School of Chemistry and Applied Biomedical Sciences, explique.

Pour créer un cadre, les chimistes ont découpé le plastique en petits carrés et les ont partiellement détruits dans une solution acide. Puis, des sels de zirconium ont été ajoutés à la solution.

« L'acide téréphtalique est partiellement libéré du PET formant de petites « ancres » à la surface des pièces en plastique tandis qu'une partie de l'acide reste dans la solution. Les ions zirconium se fixent aux « ancres », puis, le processus d'auto-assemblage inhérent aux armatures métallo-organiques se produit et aboutit en outre à une armature formée sur la surface plastique. Cette charpente est sensible à l'imidaclopride et du fait de sa porosité et de ses propriétés physico-chimiques, il attire les molécules insecticides en les retirant de l'eau, ", dit le chercheur.

« Pendant les expériences, nous avons fait passer la solution insecticide à travers le sorbant. La purification efficace de l'eau a pris 15 grammes de sorbant pour 1 litre, ce qui est un très bon indicateur. Outre, le sorbant peut être réutilisé plusieurs fois. Nous avons atteint jusqu'à cinq cycles au cours de nos expériences. Cependant, nous nous attendons à ce que le sorbant conserve ses propriétés beaucoup plus longtemps, " dit le scientifique.

Dans la pratique future, ce sorbant peut être utilisé dans les systèmes de filtration, par exemple, dans les entreprises agricoles.

"Notre sorbant a également un autre avantage. Habituellement, les charpentes organométalliques ressemblent à de la poudre. Ils étouffent les filtres de sorte que les systèmes de filtration doivent être conçus en tenant compte de cette caractéristique. Les particules de notre sorbant sont plus grosses et elles n'étouffent pas un filtre.

En outre, en raison de particules plus grosses, le débit du sorbant est plus élevé et les liquides pénètrent plus facilement. D'après nos calculs, dans ce cas, le passage de l'eau nécessite cent fois moins de pression que les poudres. Finalement, il est important pour le développement technologique et l'utilisation de ce sorbant dans un véritable processus technologique, ", ajoute Oleg Semionov.

Les scientifiques mènent actuellement des expériences en utilisant d'autres structures métallo-organiques dérivées du PET.