Un article publié dans la revue Catalysis Communications décrit une approche simple, efficace et durable de la dégradation et de la surveillance quantitative d'un mélange d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), des polluants émergents qui contaminent divers écosystèmes, en raison des déversements de pétrole et d'autres combustibles fossiles et de l'élimination inappropriée des déchets industriels.
Les polluants émergents sont des composés chimiques qui ont récemment été identifiés comme nocifs pour la santé humaine et l'environnement, mais qui ne sont pas régulièrement surveillés et ne peuvent pas être éliminés par les méthodes conventionnelles de traitement des eaux usées. Les exemples incluent le bisphénol (utilisé dans certains types de plastique), certains pesticides et les substances présentes dans les produits de soins personnels et les médicaments.
À la recherche de solutions à ce problème, des chercheurs brésiliens affiliés à l'Université fédérale de São Carlos (UFSCar), à l'Université d'État de São Paulo (UNESP) et à l'Université fédérale de Paraíba (UFPB) ont préparé un mélange contenant de faibles niveaux de naphtalène, d'anthracène et dibenzothiophène dans les eaux de surface, simulant l'environnement naturel.
Ils ont utilisé la spectroscopie de fluorescence à matrice d'excitation-émission (EEM) comme méthode d'analyse et d'étalonnage d'ordre supérieur couplée à une analyse factorielle parallèle pour le traitement des données, grâce à laquelle ils ont séparé les composants spectraux du mélange afin d'identifier et de quantifier chaque polluant, ainsi comme d'autres composés potentiels présents dans l'eau naturelle.
Cette méthodologie a permis de réaliser chaque analyse en moins de deux minutes, sans production de résidus ni besoin de techniques plus coûteuses et sophistiquées, telles que la chromatographie.
Le mélange a ensuite été dégradé à l’aide d’un système photochimique dans lequel une lampe était activée par un rayonnement micro-ondes. Le système a dégradé entre 88 % et 100 % des polluants organiques en seulement une minute. Cette haute performance était associée à la photolyse de l'eau qui générait efficacement des radicaux hydroxyles (espèces oxydantes capables de dégrader les polluants organiques à grande vitesse).
Selon Kelvin C. Araújo, premier auteur de l'article et chercheur au Centre de développement de matériaux fonctionnels (CDMF), un centre de recherche, d'innovation et de diffusion (RIDC) hébergé par l'UFSCar, l'un des points forts de l'étude a été le choix de la méthode de surveillance des HAP. La chromatographie, la méthode habituelle, limite les progrès de ce type de recherche dans de nombreuses régions du monde car l'équipement est coûteux et la technique nécessite une formation plus sophistiquée, a-t-il expliqué.
Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé un spectrofluorimètre, plus abordable pour de nombreux laboratoires. L’analyse est jusqu’à cinq fois plus rapide qu’en chromatographie et aucun résidu n’est produit après le processus. En outre, a souligné Araújo, une demande pour des méthodes plus accessibles a été détectée par le groupe, qui étudie depuis longtemps le traitement de l'eau en utilisant la chromatographie comme principale technique d'analyse.
Un autre aspect important de l’étude était l’utilisation d’un système photochimique activé par micro-ondes pour dégrader les HAP. Selon Ailton Moreira, actuellement chercheur à l'Institut de chimie de l'UNESP à Araraquara et co-auteur de l'article, dégrader efficacement et rapidement les polluants émergents sans utiliser de catalyseurs constitue un défi majeur.
"Le défi est encore plus intimidant lorsque vous travaillez avec des mélanges de polluants dans de l'eau naturelle en raison des nombreux inhibiteurs potentiels du processus de dégradation, mais le système photochimique a fonctionné de manière remarquable", a déclaré Moreira, ajoutant que le même système s'était déjà révélé efficace. dans les études impliquant la dégradation des déchets agricoles et pharmaceutiques. Sur la base des résultats décrits dans l'article, le système photochimique pourrait être utilisé à une échelle bien plus grande, par exemple dans les usines de traitement des eaux usées.
Les auteurs confirment que tant la méthode analytique que le processus de dégradation feront l'objet d'études futures dans différents projets menés par les membres du groupe. Les prochaines étapes comprendront l'application de ces technologies dans une usine de traitement des eaux usées à Gavião Peixoto, une ville de l'État de São Paulo, pour surveiller et dégrader les polluants émergents.
Plus d'informations : Kelvin C. Araújo et al, Processus rapides et efficaces d'oxydation et de surveillance des hydrocarbures aromatiques polycycliques dans les matrices environnementales, Catalysis Communications (2023). DOI :10.1016/j.catcom.2023.106834
Fourni par FAPESP
