La pollution plastique est un problème environnemental urgent, et les chercheurs du Martin-Gatton College of Agriculture, Food and Environment de l'Université du Kentucky mènent la charge avec une solution innovante.
Le Département des biosystèmes et de génie agricole (BAE) de l'université s'est associé au Département britannique de génie chimique et des matériaux pour lutter contre les minuscules particules de plastique, souvent invisibles, que l'on trouve aujourd'hui dans les océans du monde.
Leurs recherches, publiées dans Scientific Reports , se concentre sur une solution intrigante :utiliser des solvants eutectiques naturels profonds (NADES) pour capturer et éliminer ces particules miniatures de l'eau.
"Le défi des micro et nanoplastiques dans notre environnement a récemment fait l'objet d'une attention intense", a déclaré Jian Shi, professeur associé au BAE. « Ces minuscules particules, souvent invisibles à l'œil nu, sont les restes de morceaux de plastique plus gros décomposés par la lumière du soleil et le stress physique. Leur taille les rend notoirement difficiles à éliminer à l'aide de méthodes conventionnelles comme la centrifugation ou la filtration, qui sont soit inefficaces, soit trop coûteuses. ."
Le plastique est un matériau durable et bon marché, ce qui en fait un incontournable de la vie quotidienne. Cependant, sa force réside également dans son inconvénient environnemental.
Les plastiques ne se décomposent pas facilement, ce qui entraîne d'énormes tas de déchets. Au fil du temps, ces plastiques se brisent en fragments plus petits. Les plus petits, les nanoplastiques, sont si petits qu'ils ne peuvent être vus sans microscope. Leur taille en fait un danger important, car ils peuvent être ingérés par la vie marine et entrer dans la chaîne alimentaire humaine.
"Considérez NADES comme une sorte d'"aimant" qui attire et retient spécifiquement ces petits morceaux de plastique", a déclaré Czarena Crofcheck, professeur au BAE et co-auteur de l'étude. "En gros, les NADES se mélangent à l'eau et "collent" aux plastiques, les sortant de l'eau."
Les molécules du NADES peuvent former des liaisons avec les molécules du plastique, un peu à la manière du fonctionnement du Velcro :un côté colle à l'autre. Cette propriété rend NADES particulièrement efficace pour saisir et retenir ces particules de plastique.
Les NADES sont également uniques car efficaces et respectueux de l’environnement. Ils sont fabriqués à partir de matériaux naturels, ce qui signifie qu'ils n'ajoutent pas de polluants à l'environnement tout en nettoyant ceux existants.
"Notre approche introduit le concept de solvants eutectiques profonds, uniques dans leur composition et leur comportement", a déclaré Shi. "Dérivés de sources naturelles comme les plantes et les noix de coco, ces solvants se transforment de solide en liquide lorsqu'ils sont mélangés, créant ainsi un moyen efficace pour extraire ces minuscules particules de plastique de l'eau."
Les chercheurs se sont concentrés sur le polyéthylène téréphtalate (PET) comme celui trouvé dans les bouteilles en plastique, le polystyrène (PS) utilisé pour des matériaux tels que l'emballage des cacahuètes et l'acide polylactique (PLA) utilisé pour les films plastiques et les contenants alimentaires. À l'aide de simulations informatiques, ils ont pu voir comment ces interactions fonctionnent à une échelle infime.
Leurs expériences ont révélé que certains NADES sont particulièrement efficaces pour extraire ces types de plastiques de l’eau. Cette découverte était cruciale, car elle offrait une approche ciblée pour éliminer les plastiques.
La recherche présente un nouveau moyen efficace de nettoyer les eaux des micro et nanoplastiques. De plus, cela offre une voie de recyclage de ces plastiques, ce qui entraîne des avantages environnementaux significatifs.
"Imaginez pouvoir réduire notre empreinte environnementale globale", a déclaré Crofcheck. "Grâce aux contributions du génie chimique aux simulations moléculaires, nous avons pu approfondir notre compréhension des raisons pour lesquelles ces solvants sont plus efficaces pour extraire les plastiques de l'eau. Cette compréhension théorique est cruciale pour faire progresser les applications pratiques et les recherches futures."
Bien que la recherche en soit encore à ses stades de développement, l'équipe est optimiste quant à ses applications potentielles.
"Notre prochaine étape consiste à tester ces solvants à plus grande échelle et dans diverses conditions environnementales", a déclaré Shi. "Nous pensons que NADES pourrait changer la donne dans notre lutte contre la pollution plastique."
Plus d'informations : Jameson R. Hunter et al, Extraction par solvant vert de particules micro et nanoplastiques de l'eau, Rapports scientifiques (2023). DOI :10.1038/s41598-023-37490-6
Informations sur le journal : Rapports scientifiques
Fourni par l'Université du Kentucky
