En juin, l'Environmental Protection Agency a publié une demande de commentaires du public sur une règle proposée pour réglementer le perchlorate dans les réseaux publics d'eau potable.

Perchlorate, un produit chimique naturel et artificiel, est considéré comme un contaminant émergent difficile à éliminer de l'environnement. C'est le principal résidu laissé par les carburants de fusée, feux d'artifice et explosifs et peuvent être trouvés dans des objets communs, tels que les engrais et les torches en bordure de route. Il est également apprécié dans les expériences de laboratoire pour sa capacité à aider à la combustion d'autres produits chimiques, tout en restant chimiquement inactif.

Rapports de contamination au perchlorate dans le sol, l'eau et la nourriture ont été enregistrées dans de nombreux pays du monde, y compris aux États-Unis, Japon, Chine, Canada, Colombie, Grèce et Corée du Sud. C'est un problème qui peut avoir des implications pour la santé humaine. Selon le National Institutes of Health's National Center for Biotechnology, à fortes doses, le perchlorate inhibe la production d'hormones thyroïdiennes chez l'homme en interférant avec l'absorption d'iode par la thyroïde.

Chin-Pao Huang, ingénieur en environnement de l'Université du Delaware, le professeur Donald C. Phillips au Département de génie civil et environnemental, étudie des moyens d'éliminer le perchlorate de l'eau potable depuis près d'une décennie.

Maintenant, Huang et Po-Yen Wang, ancien doctorant et aujourd'hui professeur assistant à l'université Widener, ont breveté une nouvelle membrane capable de filtrer sélectivement le perchlorate de l'eau potable. Les chercheurs ont breveté l'idée avec l'aide de l'Office of Economic Innovation and Partnerships (OEIP) de l'UD.

Technologie développée par UD

Selon Huang, le perchlorate est toxique même à de faibles concentrations. Un rapport du National Research Council de 2005 a estimé que plus de 11 millions d'Américains avaient du perchlorate dans leurs approvisionnements publics en eau potable à des concentrations de quatre parties par milliard ou plus, ce qui équivaut à quatre gouttes du produit chimique sur 10, 000 gallons d'eau.

Huang a déclaré qu'une méthode appelée "échange d'ions" concentre le perchlorate sur de minuscules billes de résine qui peuvent être retirées de l'eau potable. Le perchlorate s'adsorbe sur la surface des billes et, une fois saturé, les perles sont enlevées, mais il n'existe actuellement aucune méthode standard pour éliminer les billes ou pour les rendre non toxiques.

Huang a déclaré qu'il s'agissait d'une zone grise car bien que l'EPA se rende compte que le perchlorate dans l'eau est un problème et que son élimination est importante pour la santé humaine, la technologie n'est tout simplement pas encore là. C'est là que la technologie développée par UD peut vous aider.

La membrane développée par UD peut concentrer sélectivement le perchlorate puis réduire le produit chimique en chlorure, qui est non toxique à ces concentrations, utilisant de l'électricité et une électrode catalytique bimétallique rhodium-cuivre. Les expériences à ce jour démontrent que le processus développé par UD peut être réalisé avec une efficacité de 78%.

Wang a développé la méthode alors qu'il était étudiant diplômé à l'UD, mais il a fallu sept ans pour trouver la bonne combinaison de matériaux pour faire fonctionner le processus. Un autre doctorant, Ching-lung Chen, poursuivi les travaux pour développer le nouveau catalyseur (fait de palladium et de cuivre) qui est utilisé aujourd'hui. Les chercheurs ont récemment publié leurs résultats dans l'American Society of Civil Engineers' Journal de génie de l'environnement .

Surtout, le processus de réduction chimique créé par l'équipe de recherche de Huang peut être utilisé en conjonction avec la membrane filtrante développée par UD, mais convient également comme technologie supplémentaire pour compléter les méthodes industrielles actuellement acceptées pour éliminer le perchlorate dans l'eau potable publique.

Selon Huang, les mêmes méthodes utilisées pour réduire électrochimiquement le perchlorate concentré filtré à travers la membrane développée par UD peuvent être appliquées aux billes de résine actuellement utilisées dans les procédés industriels pour éliminer le perchlorate de l'eau potable. De cette façon, Huang théorise que les résines pourraient être régénérées pour être réutilisées plutôt que éliminées en tant que déchets dangereux (une pratique coûteuse), tout en réduisant la charge financière et en protégeant l'environnement.

Huang a admis que même si la technologie est prometteuse, son succès dépend vraiment de la politique de l'APE.

"Malheureusement, il ne semble pas que le problème va disparaître. Mais peut-être que la technique que nous avons développée pourrait être utile pour ceux qui cherchent à influencer les changements de politique sur les normes de perchlorate, " dit Huang.

Déjà plus d'une demi-douzaine d'États aux États-Unis, dont l'Arizona, Californie, Maryland, Massachusetts, New York, Nevada, Nouveau-Mexique et Texas, ont établi des normes d'État pour la quantité de perchlorate admissible dans l'eau potable.

Un champion de la qualité de l'eau

Bien que Huang soit membre du corps professoral de l'UD depuis 1974 - il célèbre ses 45 ans de service à l'UD en 2019 - il s'agit de son premier brevet. Vrai, il a déjà eu des projets de recherche et des idées. Certaines idées "semblaient même tout à fait brevetables". Mais sans OEIP, Huang a dit, ce n'était pas quelque chose qu'il aurait tenté. En particulier, Huang a remercié l'équipe de transfert de technologie au sein de l'OEIP pour l'avoir aidé à naviguer facilement dans le processus.

« La préparation des documents de brevet et le suivi avec l'agence de délivrance des brevets prennent du temps et nécessitent un savoir-faire professionnel. Je suis reconnaissant à l'Université d'avoir créé un bureau comme l'OEIP pour aider les professeurs ayant des intérêts dans la propriété intellectuelle et à l'OEIP pour la dotation en personnel avec des experts avertis, " Huang a déclaré. " C'est un long processus et sans leur aide, je n'aurais pas été en mesure de soutenir le processus, sans parler du succès final."

Les étudiants de premier cycle de l'UD ont été impliqués dans le projet, trop. Grâce au programme Spin-In de l'OEIP, trois étudiants de premier cycle ont participé aux premiers travaux, fournir aux chercheurs un plan d'affaires et un premier prototype imprimé en 3D du réacteur qui, aujourd'hui, permet de réduire le perchlorate en chlorure non toxique.

Dans le cadre de ses efforts continus au nom de l'Université, L'OEIP s'efforce de trouver un partenaire pour aider à commercialiser cette technologie.

La qualité de l'eau a été un objectif majeur du travail de Huang, avec des recherches couvrant les problèmes d'accès, abordabilité, la qualité d'eau, traitement de l'eau et plus. Il a co-fondé la Conférence internationale sur un environnement aquatique durable, qui fonctionne depuis 16 ans parmi les pays hôtes, dont les États-Unis, Chine, Taïwan, Corée, Japon et Singapour.

Dans un nouvel axe de recherche, Huang is initiating studies with a colleague in Taiwan to shed light on another emerging pollutant:the presence of nanoplastics in our freshwater supply.

Microplastiques, filaments and particles that range in size from 100 nanometers to less than five millimeters, have made headlines recently due to study findings about their presence in the ocean and in marine life. Nanoplastics are up to 1, 000 times smaller than microplastics, ranging in size from 10 to 100 nanometers. To lend perspective, the average human hair is approximately 80, 000 à 100, 000 nanomètres de large.

"Microplastics are too big for me—microplastics you can see under a microscope; nanoplastics you can't, " dit Huang.

As microplastics continue to break down, they create smaller and smaller particles called nanoplastics that can find their way into many food and water sources. Some reports question whether nanoplastics are small enough to penetrate a cell wall, raising important questions about what, si seulement, threat these tiny travelers may pose to the environment, our water supply and our health.

Huang aims to find out.