(Phys.org)—Les chercheurs ont mis au point un système à base de nanoparticules, pour détecter le mercure ainsi que d'autres polluants. Cette technologie permet de tester facilement et à moindre coût ces substances dans l'eau et, plus important, dans le poisson que nous mangeons. Celui-ci sera publié dans Matériaux naturels .

Mercure, lorsqu'ils sont déversés dans les lacs et les rivières, s'accumule dans les poissons, et finit souvent dans nos assiettes. Une équipe de chercheurs américano-suisse dirigée par Francesco Stellacci de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) et Bartosz Grzybowski de la Northwestern University a mis au point un système peu coûteux à base de nanoparticules, une sorte de nano-velcro, pour détecter et piéger ce polluant toxique ainsi que d'autres. Les particules sont recouvertes de minuscules poils qui peuvent s'accrocher aux métaux lourds toxiques tels que le mercure et le cadmium. Cette technologie permet de tester facilement et à moindre coût ces substances dans l'eau et, plus important, dans le poisson que nous mangeons. Leur nouvelle méthode peut mesurer le méthylmercure, la forme la plus courante de pollution au mercure, à des concentrations atomiques exceptionnellement faibles. Le système est décrit dans un article paru le 9 septembre 2012 dans la revue Matériaux naturels .

Méthylmercure, toxique et difficile à surveiller

Les chercheurs s'intéressent particulièrement à la détection du mercure. Sa forme la plus courante, méthylmercure, s'accumule au fur et à mesure que l'on remonte la chaîne alimentaire, atteignant ses niveaux les plus élevés chez les grands poissons prédateurs tels que le thon et l'espadon. Aux Etats-Unis, France et Canada, les autorités de santé publique conseillent aux femmes enceintes de limiter la consommation de poisson car le mercure peut compromettre le développement du système nerveux du fœtus en développement.

"Le problème est que les techniques de surveillance actuelles sont trop coûteuses et complexes, " explique Francesco Stellacci, titulaire de la Chaire Constellium à l'EPFL et co-auteur. "Nous testons périodiquement les niveaux de mercure dans l'eau potable, et si ces résultats sont bons, nous partons du principe que les niveaux sont acceptables entre ces périodes d'essai. » Mais les rejets industriels fluctuent.

Un simple, nouvelle technologie peu coûteuse

La technologie développée par l'équipe américano-suisse est simple d'utilisation. Une bande de verre recouverte d'un film de nanoparticules « poilues » est plongée dans l'eau. Lorsqu'un ion - une particule chargée positivement, tel qu'un méthylmercure ou un ion cadmium - pénètre entre deux cheveux, les poils se referment, piéger le polluant.

Un appareil de mesure de tension révèle le résultat; plus il y a d'ions piégés dans le nano-velcro, plus il conduira d'électricité. Donc pour calculer le nombre de particules piégées, il suffit de mesurer la tension aux bornes de la nanostructure.

En faisant varier la longueur des nano-cheveux, les scientifiques peuvent cibler un type particulier de polluant. « La procédure est empirique, " explique Stellacci. Le méthylmercure, Heureusement, possède des propriétés qui le rendent extrêmement facile à piéger sans piéger accidentellement d'autres substances en même temps; les résultats sont donc très fiables.

L'aspect intéressant de cette approche est que la bande de verre « de lecture » ​​pourrait coûter moins de 10 dollars, tandis que l'appareil de mesure ne coûtera que quelques centaines de dollars. L'analyse peut se faire sur le terrain, les résultats sont donc immédiatement disponibles. « Avec une méthode conventionnelle, vous devez envoyer des échantillons au laboratoire, et le matériel d'analyse coûte plusieurs millions de dollars, " note Stellacci.

Des tests convaincants dans le lac Michigan et en Floride

Les chercheurs ont testé le système dans le lac Michigan, près de Chicago. Malgré le niveau élevé de l'industrie dans la région, les niveaux de mercure étaient extrêmement bas. "L'objectif était de comparer nos mesures aux mesures de la FDA effectuées en utilisant des méthodes conventionnelles, " explique Stellacci. "Nos résultats se situent dans une fourchette acceptable."

Un poisson moustique des Everglades en Floride a également été testé. Cette espèce n'est pas très élevée dans la chaîne alimentaire et n'accumule donc pas de niveaux élevés de mercure dans ses tissus. "Nous avons mesuré des tissus qui avaient été dissous dans de l'acide. Le but était de voir si nous pouvions détecter même des quantités infimes." dit Bartosz Grzybowski, Professeur de chimie Burgess et directeur du Centre de recherche sur l'énergie hors équilibre à l'Université Northwestern. Le United States Geological Survey a rapporté des résultats presque identiques après avoir analysé le même échantillon.

Du quantique aux applications réelles

"Je pense que c'est assez incroyable, " Grzybowski ajoute, « comment les principes complexes de l'effet tunnel quantique qui sous-tendent notre appareil se traduisent par un appareil aussi précis et pratique. Il est également remarquable que notre système - grâce à des modifications chimiques relativement simples - peut être facilement adapté pour détecter d'autres espèces toxiques » Les chercheurs ont déjà démontré la détection du cadmium avec une sensibilité femtomolaire très élevée.

« Avec cette technologie, il sera possible de réaliser des tests à plus grande échelle sur le terrain, ou même dans les poissons avant leur mise sur le marché, " dit l'auteur principal Eun Seon Cho. Il s'agit d'une mesure de santé publique nécessaire, étant donné la nature toxique du méthylmercure et la manière extrêmement complexe dont il se propage dans l'environnement et s'accumule dans les tissus vivants.