(Phys.org) —Nouvelle recherche, vient de paraître, explique comment les chercheurs de l'Université de Cincinnati ont développé et testé un nanofiltre à énergie solaire capable d'éliminer les agents cancérigènes et les antibiotiques nocifs des sources d'eau - lacs et rivières - à un taux nettement plus élevé que la technologie de filtrage actuellement utilisée à base de charbon actif.

Dans la revue Lettres nano , Vikram Kapoor, doctorant en génie de l'environnement, et David Wendell, professeur assistant en génie de l'environnement, rapport sur leur développement et test du nouveau filtre composé de deux protéines bactériennes capables d'absorber 64 pour cent des antibiotiques dans les eaux de surface contre environ 40 pour cent absorbés par la technologie de filtrage actuellement utilisée à base de charbon actif. L'un des aspects les plus intéressants de leur filtre est la possibilité de réutiliser les antibiotiques capturés.

Kapoor et Wendell ont commencé le développement de leur nouveau nano filtre en 2010 et les tests en 2012, avec les résultats rapportés dans un article intitulé « Engineering Bacterial Efflux Pumps for Solar-Powered Bioremediation of Surface Waters ».

La présence d'antibiotiques dans les eaux de surface est nocive en ce qu'elle engendre des bactéries résistantes et tue les micro-organismes utiles, qui peuvent dégrader les milieux aquatiques et les chaînes alimentaires. En d'autres termes, les agents infectieux comme les virus et les bactéries pathogènes deviennent plus nombreux tandis que la santé des cours d'eau et des lacs se dégrade.

Donc, selon Wendell, les nanofiltres nouvellement développés, chacun d'un diamètre beaucoup plus petit qu'un cheveu humain, pourrait potentiellement avoir un impact important à la fois sur la santé humaine et sur la santé de l'environnement aquatique (puisque la présence d'antibiotiques dans les eaux de surface peut également affecter le système endocrinien des poissons, oiseaux et autres animaux sauvages).

Étonnamment, ce filtre utilise l'un des éléments mêmes qui permettent aux bactéries résistantes aux médicaments d'être si nocives, une pompe à protéines appelée AcrB. Wendell a expliqué, "Ces pompes sont un produit étonnant de l'évolution. Ce sont essentiellement des éliminations sélectives des déchets pour les bactéries. Notre innovation consistait à transformer le système d'élimination. Alors, au lieu de pomper, nous pompons les composés dans les protéovésicules." (La nouvelle technologie de filtrage s'appelle un système de protéovésicule.)

Une autre innovation importante était la source d'alimentation, une protéine bactérienne entraînée par la lumière appelée delta-rhodopsine qui fournit à AcrB la puissance de pompage nécessaire pour déplacer les antibiotiques.

Le système de protéines bactériennes présente un certain nombre d'avantages par rapport à la technologie de filtration actuelle :

• Le fonctionnement de la nouvelle technologie de filtrage est alimenté par la lumière directe du soleil par rapport aux besoins énergivores pour le fonctionnement du filtre à charbon actif standard.
• La technologie de filtrage permet également le recyclage des antibiotiques. Après que ces nouveaux nanofiltres aient absorbé les antibiotiques des eaux de surface, les filtres pourraient être extraits de l'eau et traités pour libérer les médicaments, permettant leur réutilisation. D'autre part, les filtres à charbon sont régénérés par chauffage à plusieurs centaines de degrés, qui brûle les antibiotiques.
• Les nouveaux filtres à protéines sont hautement sélectifs. Les filtres à charbon actif actuellement utilisés servent de "fourre-tout, " filtrant une grande variété de contaminants. Cela signifie qu'ils se colmatent plus rapidement avec la matière organique naturelle présente dans les rivières et les lacs.

dit Wendell, "Jusque là, notre innovation promet d'être un moyen respectueux de l'environnement d'extraire des antibiotiques des eaux de surface dont nous dépendons tous. Il a également le potentiel de permettre une récupération et une réutilisation rentables des antibiotiques. Prochain, nous voulons tester notre système de filtrage sélectif des hormones et des métaux lourds des eaux de surface."

En ce qui concerne les travaux publiés dans cet article, Wendell et Kapoor ont testé leur nanofiltre à énergie solaire contre du charbon actif, la norme actuelle de technologie de traitement en dehors du laboratoire. Ils ont testé leur innovation dans l'eau collectée dans la rivière Little Miami. En utilisant uniquement la lumière du soleil comme source d'alimentation, ils ont pu éliminer sélectivement les antibiotiques ampicilline et vancomycine, antibiotiques humains et vétérinaires couramment utilisés, et le colorant d'acide nucléique, le bromure d'éthidium, qui est un puissant cancérigène pour les humains et les animaux aquatiques.