Dans les premiers tests côte à côte d'une demi-douzaine de catalyseurs à base de palladium et de fer pour nettoyer le TCE cancérigène, Les scientifiques de l'Université Rice ont découvert que le palladium détruit le TCE beaucoup plus rapidement que le fer, jusqu'à un milliard de fois plus vite dans certains cas.

Les résultats apparaîtront dans une nouvelle étude dans le numéro d'août de la revue Catalyse appliquée B :Environnementale.

TCE, ou trichloroéthène, est un dégraissant et solvant chimique largement utilisé qui se retrouve dans les nappes phréatiques du monde entier. La molécule TCE, qui contient deux atomes de carbone et trois atomes de chlore, est très stable. Cette stabilité est une aubaine pour les utilisateurs industriels, mais c'est un fléau pour les ingénieurs de l'environnement.

"Il est difficile de briser ces liens entre le chlore et le carbone, " a déclaré l'auteur de l'étude Michael Wong, professeur de génie chimique et biomoléculaire et de chimie à Rice. « Briser certains liens, au lieu de rompre toutes les liaisons carbone-chlore, est un énorme problème avec certaines méthodes de traitement au TCE. Pourquoi? Parce que vous fabriquez des sous-produits plus dangereux que le TCE, comme le chlorure de vinyle.

"Les approches populaires sont, Donc, ceux qui ne rompent pas ces liens. Au lieu, les gens utilisent le stripping à l'air ou l'adsorption au charbon pour éliminer physiquement le TCE des eaux souterraines contaminées, ", a déclaré Wong. "Ces méthodes sont faciles à mettre en œuvre mais sont coûteuses à long terme. Donc, la réduction des coûts d'épuration de l'eau suscite l'intérêt pour des méthodes nouvelles et peut-être moins chères. »

Aux Etats-Unis., Le TCE se trouve dans plus de la moitié des sites de déchets contaminés figurant sur la liste des priorités nationales du Superfund de l'Environmental Protection Agency. Rien que dans les bases militaires américaines, le Pentagone a estimé le coût de l'élimination du TCE des eaux souterraines à plus de 5 milliards de dollars.

Dans la recherche de nouveaux matériaux capables de décomposer le TCE en composants non toxiques, les chercheurs ont trouvé le succès avec du fer pur et du palladium pur. Dans le cas précédent, le métal dégrade le TCE en se corrodant dans l'eau, bien que parfois du chlorure de vinyle se forme. Dans le dernier cas, le métal agit comme un catalyseur; il ne réagit pas avec le TCE lui-même, mais il stimule des réactions qui brisent les liaisons gênantes carbone-chlore. Parce que le fer est considérablement moins cher que le palladium et plus facile à travailler, il est déjà utilisé sur le terrain. Palladium, d'autre part, est encore limité aux essais sur le terrain.

Wong a dirigé le développement d'une approche de catalyseur à nanoparticules d'or et de palladium pour l'assainissement du TCE en 2005. Il a constaté qu'il était difficile de comparer avec précision la nouvelle technologie avec d'autres programmes d'assainissement à base de fer et de palladium car aucun test côte à côte n'avait été publié. .

"Les gens savaient que le fer était plus lent que le palladium et le palladium-or, mais personne ne savait quantitativement combien plus lentement, " il a dit.

Dans la nouvelle étude, une équipe comprenant Wong et l'auteur principal Shujing Li, un ancien chercheur invité Rice de l'Université de Nankai, Chine, a effectué une série d'essais sur diverses formulations de catalyseurs au fer et au palladium. Les six comprenaient deux types de nanoparticules de fer, deux types de nanoparticules de palladium - dont la particule de palladium-or de Wong - et des formes en poudre d'oxyde de fer et de palladium-aluminium.

Les chercheurs ont préparé une solution d'eau contaminée au TCE et testé chacun des six catalyseurs pour voir combien de temps il leur a fallu pour décomposer 90 % du TCE dans la solution. Cela a pris moins de 15 minutes pour chacun des catalyseurs au palladium et plus de 25 heures pour les deux nanoparticules de fer. Pour la poudre de fer, cela a pris plus de 10 jours.

"Nous savions d'après des études précédentes que le palladium était plus rapide, mais je pense que tout le monde a été un peu surpris de voir à quel point ces tests côte à côte sont plus rapides, " dit Li.

Wong a déclaré que les nouveaux résultats devraient être utiles à ceux qui essaient de comparer les coûts de réalisation d'essais à grande échelle sur la remédiation catalytique du TCE.