Des canaux ouverts qui transportent l'eau peuvent être créés avec une nouvelle formulation de ciment qui purifiera l'eau par exposition au soleil alors qu'elle s'écoule vers sa destination. Crédit :U.S. Geological Survey Department of the Interior/USGS
Les chercheurs ont trouvé la bonne formule pour mélanger un ciment qui sert à la fois de matériau structurel et de purificateur d'eau photocatalytique passif avec un moyen de réapprovisionnement intégré :il suffit de poncer la surface du matériau pour rafraîchir la qualité photocatalytique.
Ils ont trouvé cette recette à l'aide de quelques expériences de laboratoire physique très précises dont les données ont ensuite été considérablement amplifiées à l'aide d'une méthode de calcul appelée combinatoire qui a testé des milliers de combinaisons de composites de ciment et leurs qualités photocatalytiques.
Les résultats, disent les chercheurs de C-Crete Technologies et de l'Université Rice, indiquent que les ingrédients eux-mêmes sont plus importants que la structure moléculaire du ciment ou la taille des particules du photocatalyseur utilisé. Cette recherche offre non seulement une découverte importante pour le ciment, car la nécessité de fabriquer du béton et son ingrédient principal, ciment, plus respectueux de l'environnement est un objectif de nombreuses recherches en cours, mais la méthodologie est prometteuse pour le développement d'autres matériaux multifonctionnels.
Les résultats pourraient être appliqués au ciment utilisé dans les « chaussées, bayous, canaux, places de parking, partout où l'eau de lavage sur la surface du béton est exposée au soleil, " dit Rouzbeh Shahsavari, président de C-Crete Technologies, auteur principal de l'article paru en ligne le 27 avril dans la revue Langmuir . « Comme les expériences sont généralement coûteuses, difficile et chronophage, la partie passionnante de ce travail est que nous pouvons maintenant analyser des résultats expérimentaux limités avec notre nouvelle approche combinatoire et obtenir toujours des informations et des corrélations significatives qui auraient été conventionnellement obtenues par des centaines ou des milliers d'expériences."
Ciment photocatalytique avec n-TiO2 pour le traitement de l'eau. La teneur optimisée en bélite et ferrite dans le ciment améliore l'efficacité photocatalytique. Crédit :Pamela Zuniga Fallas et Dr Pedro Alvarez de Rice University et Dr Rouzbeh Shahsavari de C-Crete Technologies
"Largement, cette méthode peut être appliquée non seulement aux applications de purification des ciments ou de l'eau, mais aussi à d'autres domaines de la découverte de matériaux qui font face à des données expérimentales limitées et éparses. Nous avons développé une technologie de plate-forme qui aide les équipes de développement à réduire les coûts de leur R&D et à proposer des matériaux complètement nouveaux avec des propriétés multifonctionnelles sans précédent », a déclaré Shahsavari.
Les chercheurs ont utilisé cinq types de ciment facilement disponibles, neuf types de dioxyde de titane photocatalyseur et deux polluants courants :l'orange de méthyle, une substance cancérigène, et dioxane, un composé cancérigène possible, tous deux couramment présents dans l'eau potable. Des cinq ciments, Ciment Portland blanc, deux types de ciments Portland à base de cendres volcaniques, et un ciment photo-actif disponible dans le commerce se sont tous avérés avoir la qualité photocatalytique régénérable. Le ciment le plus courant, Ciment Portland ordinaire, n'a pas.
"Essentiellement, peaufiner la composition du ciment, y compris sa bélite et sa ferrite, contribuera grandement à la photocatalyse, tandis que les propriétés mécaniques resteront essentiellement inchangées. " dit Shahsavari.
