Le biochar, une substance semblable au charbon de bois fabriquée principalement à partir de déchets agricoles, est prometteur pour éliminer les contaminants émergents tels que les produits pharmaceutiques des eaux usées traitées.

C'est la conclusion d'une équipe de chercheurs qui a mené une nouvelle étude qui a évalué et comparé la capacité du biochar dérivé de deux restes de matériaux agricoles courants - les déchets de coton et la bagasse de guayule - à adsorber trois composés pharmaceutiques courants à partir d'une solution aqueuse. En adsorption, un matériau, comme un composé pharmaceutique, colle à la surface d'un autre, comme la particule solide de biochar. Inversement, en absorption, un matériau est pris intérieurement dans un autre; par exemple, une éponge absorbe l'eau.

Guayule, un arbuste qui pousse dans le sud-ouest aride, fourni les déchets pour l'un des biochars testés dans la recherche. Plus proprement appelé Parthenium argentatum, il a été cultivé comme source de caoutchouc et de latex. La plante est hachée au sol et ses branches écrasées pour en extraire le latex. Le sec, pulpeux, le résidu fibreux qui reste après le broyage des tiges pour en extraire le latex est appelé bagasse.

Les résultats sont importants, selon le chercheur Herschel Elliott, Penn State professeur de génie agricole et biologique, Collège des sciences agronomiques, car ils démontrent le potentiel du biochar produit à partir de déchets agricoles abondants - qui doivent autrement être éliminés - pour servir de traitement supplémentaire à faible coût pour réduire les contaminants dans les eaux usées traitées utilisées pour l'irrigation.

« La plupart des stations d'épuration ne sont actuellement pas équipées pour éliminer les contaminants émergents tels que les produits pharmaceutiques, et si ces composés toxiques peuvent être éliminés par les biochars, alors les eaux usées peuvent être recyclées dans les systèmes d'irrigation, ", a-t-il déclaré. " Cette réutilisation bénéfique est essentielle dans des régions telles que le sud-ouest des États-Unis, où le manque d'eau entrave la production agricole.

Les composés pharmaceutiques utilisés dans l'étude pour tester si les biochars les adsorberaient à partir d'une solution aqueuse étaient :la sulfapyridine, un médicament antibactérien qui n'est plus prescrit pour le traitement des infections chez l'homme mais couramment utilisé en médecine vétérinaire; docuser, largement utilisé dans les médicaments comme laxatif et émollient fécal; et l'érythromycine, un antibiotique utilisé pour traiter les infections et l'acné.

Les résultats, publié aujourd'hui (16 novembre) dans Biochar, suggèrent que les biochars fabriqués à partir de déchets agricoles pourraient agir comme des adsorbants efficaces pour éliminer les produits pharmaceutiques de l'eau récupérée avant l'irrigation. Cependant, le biochar dérivé des déchets d'égrenage de coton était beaucoup plus efficace.

Dans la recherche, il a adsorbé 98% du docusat, 74% de l'érythromycine et 70% de la sulfapyridine en solution aqueuse. Par comparaison, le biochar issu de la bagasse de guayule a adsorbé 50% du docusat, 50% de l'érythromycine et seulement 5% de la sulfapyridine.

La recherche a révélé qu'une augmentation de la température, d'environ 650 à environ 1, 300 degrés F dans le processus de pyrolyse sans oxygène utilisé pour convertir les déchets agricoles en biochars, a permis d'améliorer considérablement la capacité d'adsorption des composés pharmaceutiques.

"La partie la plus innovante de la recherche a été l'utilisation de la bagasse guayule car il n'y a pas eu d'études antérieures sur l'utilisation de ce matériau pour produire du biochar pour l'élimination des contaminants émergents, " a déclaré la chercheuse principale Marlene Ndoun, doctorant au département de génie agricole et biologique de Penn State. « Idem pour les déchets d'égrenage de coton – des recherches ont été menées sur les moyens potentiels d'éliminer d'autres contaminants, mais c'est la première étude à utiliser des déchets d'égrenage de coton spécifiquement pour éliminer les produits pharmaceutiques de l'eau. »

Pour Ndoun, la recherche est plus que théorique. Elle a dit qu'elle voulait étendre la technologie et faire une différence dans le monde. Parce que les déchets d'égrenage de coton sont largement disponibles, même dans les régions les plus pauvres, elle pense qu'il est prometteur en tant que source de biochar pour décontaminer l'eau.

« Je suis originaire du Cameroun, et la raison pour laquelle je suis même ici, c'est parce que je cherche des moyens de filtrer l'eau dans les communautés aux ressources limitées, comme là où j'ai grandi, " a-t-elle dit. " Nous pensons que si cela pouvait être étendu, il serait idéal pour une utilisation dans les pays d'Afrique subsaharienne, où les gens n'ont pas accès à des équipements sophistiqués pour purifier leur eau."

L'étape suivante, Ndoun a expliqué, serait de développer un mélange de matériau biochar capable d'adsorber une large gamme de contaminants de l'eau.

"Au-delà de l'élimination des contaminants émergents tels que les produits pharmaceutiques, Je suis intéressé par le mélange de matériaux biocharbon afin que nous ayons des filtres à faible coût capables d'éliminer les contaminants typiques que nous trouvons dans l'eau, comme les bactéries et la matière organique, " dit Ndoun.