Le plasma est un gaz ionisé, c'est-à-dire un gaz contenant des électrons, des ions, des atomes, des molécules, des radicaux et des photons. On l’appelle souvent le quatrième état de la matière et, étonnamment, il imprègne tout. Les plasmas, générés artificiellement en transmettant de l'énergie à un gaz, se trouvent dans les tubes fluorescents qui éclairent les cuisines, mais ils ont également permis aux téléphones portables de devenir de plus en plus petits.

Le plasma a été une véritable révolution dans le monde de la technologie. Avant, pour graver les circuits sur les plaques de silicium utilisées dans les appareils électroniques comme les téléphones portables, il fallait utiliser des produits chimiques polluants. Aujourd'hui, l'utilisation du plasma a permis de faire cela de manière plus propre et plus précise, permettant de rendre les fentes de plus en plus petites, et avec elles, les appareils.

Mais le plasma a aussi d’autres applications, comme le traitement de l’eau. Les groupes FQM-136 Physique des Plasmas et FQM-346 Catalyse Organique et Matériaux Nanostructurés de l'Université de Cordoue ont collaboré à une étude dont le but était l'élimination des contaminants présents dans l'eau en appliquant du plasma pour promouvoir des processus chimiques.

Leur étude est publiée dans la revue Chemosphere .

Dans le but de s'attaquer au problème de la présence croissante de polluants organiques dans les eaux, tels que les colorants et autres composés issus de l'activité agricole et industrielle dans les eaux et qui déstabilisent les écosystèmes, ces chercheurs ont opté pour l'application du plasma.

En 2017, ils ont démontré pour la première fois que les plasmas d'argon induits par les micro-ondes ouvertes à l'air, en agissant sur l'eau, généraient dans celle-ci des espèces réactives contenant de l'oxygène et de l'azote (comme des radicaux hydroxyles, du peroxyde d'eau, des radicaux azotés) capables de en le décontaminant.

Aujourd'hui, les chercheurs Juan Amaro Gahete, Francisco J. Romero Salguero et María C. García ont réussi à concevoir un réacteur de ce type de plasma et à augmenter considérablement les quantités de ces espèces actives générées dans l'eau, permettant ainsi la destruction de concentrations élevées. de colorants (dans ce cas, le bleu de méthylène) en quelques minutes seulement.

Ils y sont parvenus en modifiant la conception du surfatron, le dispositif métallique qui mélange l'énergie d'un générateur de micro-ondes avec le plasma pour la maintenir.

"Ce que nous avons fait, c'est placer un petit morceau de silicium dans le tube à décharge en quartz, permettant de générer un plasma différent, non filamentaire et plus efficace pour créer des espèces actives lors de l'interaction avec l'eau", a expliqué le professeur María. C. García.

Les composants plasmatiques susmentionnés, lorsqu'ils interagissent avec l'eau, génèrent des espèces oxydantes capables de dégrader les composés organiques et de tuer les micro-organismes, ce qui permet à ce réacteur plasma d'être utilisé dans des applications liées à l'assainissement de l'eau.

Cette nouvelle configuration étend donc l'applicabilité de ce type de plasma.

"La conception modifie complètement la configuration du champ électromagnétique généré par le surfatron pour créer le plasma, ce qui donne un plasma aux propriétés différentes et plus efficaces, éliminant également le problème de la filamentation (la division de la colonne de plasma en plusieurs filaments), qui déstabilise ", a expliqué le professeur García.

Et puis... décontamination. "Ces espèces oxydantes générées par l'action du plasma sont très réactives et permettent de détruire la matière organique présente dans l'eau", a poursuivi le professeur Francisco J. Romero.

Pour que cela se produise, le plasma n’est pas introduit dans l’eau. Il est plutôt fait pour agir à distance, de sorte qu'entre l'eau et le plasma il existe une zone d'air où se produisent de nombreuses réactions dues à des collisions entre les espèces excitées et les molécules d'oxygène, d'azote et de vapeur d'eau, et "les espèces réactives qui diffusent". dans le liquide et se retrouvent avec les contaminants" sont générés.

Le potentiel décontaminant de ce type de plasma, généré avec cette nouvelle conception, "a été testé pour réduire les concentrations élevées de colorant bleu de méthylène dans l'eau, avec des résultats très efficaces en termes d'énergie, en obtenant l'élimination complète du colorant avec des temps de traitement réduits". ", a déclaré le chercheur Juan Amaro.

Ainsi, avec ces travaux, on progresse sur l'une des applications du plasma, ce "quatrième état de la matière" créé en fournissant de l'énergie à un gaz stable et en le transformant en gaz ionisé, et cela s'applique à presque tout:fabrication de micropuces, désinfecter les surfaces, cicatriser les plaies, déposer des revêtements antireflets sur les verres, améliorer la germination des graines, récupérer les déchets, activer la surface des plastiques pour obtenir une meilleure adhérence des peintures, et d'innombrables autres applications.

Plus d'informations : Juan Amaro-Gahete et al, Dispositif surfatron modifié pour améliorer la génération de RONS assistée par plasma micro-ondes et la dégradation du bleu de méthylène dans l'eau, Chemosphère (2023). DOI :10.1016/j.chemosphere.2023.140820

Informations sur le journal : Chimosphère

Fourni par l'Université de Cordoue