(Phys.org) -- De minuscules particules d'oxyde de cérium ne brûlent pas ou ne changent pas dans la chaleur d'une usine d'incinération de déchets. Ils restent intacts sur les résidus de combustion ou dans le système d'incinération, comme le révèle une nouvelle étude menée par des chercheurs suisses de l'ETH Zurich.

Plus de 100 millions de tonnes de déchets sont incinérés dans le monde chaque année. En raison de l'utilisation croissante des nanoparticules dans les matériaux de construction, des peintures, textiles et cosmétiques, par exemple, les nanoparticules se retrouvent également dans les usines d'incinération. Que leur arrive-t-il là-bas, cependant, n'avait pas fait l'objet d'une enquête jusqu'à présent. Trois équipes de l'ETH-Zurich issues des domaines de la chimie et de l'ingénierie de l'environnement ont ainsi cherché à savoir ce qu'il advient du nano-oxyde de cérium synthétique lors de l'incinération de déchets dans une usine d'incinération de déchets. L'oxyde de cérium lui-même est un matériau céramique non toxique, non biodégradable et un composant de base commun dans les convertisseurs catalytiques automobiles et les filtres à suie diesel.

Danger inconnu ?

Les experts craignent que les nanomatériaux non dégradables soient tout aussi nocifs pour l'homme et l'environnement que l'amiante. Jusqu'à présent, cependant, on n'en sait pas assez sur les propriétés des nanomatériaux. Une chose est sûre :elles diffèrent grandement des particules plus grosses du même matériau. Les nanoparticules sont plus mobiles et ont une structure de surface différente. La connaissance de ces propriétés est importante avec l'utilisation croissante des nanomatériaux comme, comme ils sont transférés par les usines d'incinération ou les eaux usées, et comme ils sont absorbés par les gens dans les aliments et peut-être même par la peau et la respiration, et peut ainsi entrer dans le corps.

Par conséquent, les scientifiques ont pulvérisé dix kilogrammes de particules d'oxyde de cérium mesurant quatre-vingt nanomètres de diamètre sur des déchets à incinérer dans une usine d'incinération de déchets à Soleure, modélisant ainsi des déchets riches en nanoparticules. L'usine de Soleure incinère jusqu'à huit tonnes de déchets par heure. Il dispose de filtres modernes et de systèmes de séparation des cendres volantes basés sur des filtres électrostatiques et un épurateur humide.

Dans une deuxième expérience, les particules ont été projetées directement dans la chambre de combustion, simulant ainsi un futur «scénario du pire» avec une libération massive de nanoparticules lors de l'incinération. L'étude a été soutenue et approuvée par la SUVA, les Offices fédéraux de la santé publique et de l'environnement, et le Secrétariat d'Etat à l'économie.

Les nanoparticules adhèrent aux surfaces

Les tests des chercheurs ont révélé que l'oxyde de cérium ne change pas de manière significative pendant l'incinération. Les dispositifs de séparation des cendres volantes se sont avérés extrêmement efficaces :les scientifiques n'ont trouvé aucune fuite de nanoparticules d'oxyde de cérium dans le gaz propre de l'usine d'incinération des déchets. Cela dit, les nanoparticules sont restées faiblement liées aux résidus de combustion dans l'installation et partiellement dans le système d'incinération, trop. Les cendres volantes séparées des fumées contenaient également des nanoparticules d'oxyde de cérium.

De nos jours, les résidus de combustion - et donc les nanoparticules qui y sont liées - finissent en décharge ou sont retraités pour en extraire le cuivre ou l'aluminium, par exemple. Les chercheurs voient un besoin d'action ici. « Nous devons nous assurer que les nouvelles nanoparticules ne pénètrent pas dans le cycle de l'eau et des aliments via les décharges ou ne sont pas rejetées dans l'atmosphère par le biais de mesures de traitement supplémentaires, " dit Wendelin Stark, directeur de l'étude et professeur de génie chimique à l'ETH Zurich. De plus, le fait que des nanoparticules qui pourraient être inhalées si une protection inadéquate est portée pourraient être présentes dans le système d'incinération doit être pris en considération lors des travaux de maintenance.

Les nanoproduits dégradables l'objectif

Mais comment éviter de tels problèmes à long terme ? « Finalement, tous les nanoproduits devront être dégradables, sinon le problème de la propagation va continuer à surgir, " dit Stark. « La persistance est le problème fondamental de l'amiante, pesticides dans notre chaîne alimentaire et notre environnement, les agents appauvrissant la couche d'ozone dans les premières bombes aérosols et l'accumulation de plastique dans l'océan ou l'environnement. » Afin d'éviter ce problème dans les nanoparticules, les scientifiques considèrent le développement de nanoproduits dégradables comme le seul moyen qui ait du sens à long terme. Ce n'est pas toujours facile d'un point de vue technique et les laboratoires de développement universitaire et industriel sont encore confrontés à des défis majeurs.