Des chercheurs du Laboratoire de catalyse et de nanomatériaux de l'Université Rice ont découvert que les nanoparticules d'or et de palladium peuvent rapidement décomposer les nitrites. Crédit :M.S. Université de Wong/Rice
Les ingénieurs chimistes de l'Université Rice ont trouvé un nouveau catalyseur capable de décomposer rapidement les nitrites, un contaminant commun et nocif dans l'eau potable qui résulte souvent d'une utilisation excessive d'engrais agricoles.
Les nitrites et leurs cousins plus abondants, nitrates, sont des composés inorganiques que l'on trouve souvent dans les eaux souterraines et les eaux de surface. Les composés sont dangereux pour la santé, et l'Environmental Protection Agency impose des limites strictes sur la quantité de nitrates et de nitrites dans l'eau potable. Bien qu'il soit possible d'éliminer les nitrates et les nitrites de l'eau avec des filtres et des résines, le processus peut être d'un coût prohibitif.
"C'est un gros problème, notamment pour les communautés agricoles, et il n'y a pas vraiment de bonnes options pour y faire face, " a déclaré Michael Wong, professeur de génie chimique et biomoléculaire à Rice et chercheur principal de la nouvelle étude. "Notre groupe a étudié les nanocatalyseurs d'or et de palladium pendant plusieurs années. Nous les avons testés contre des solvants chlorés pendant près d'une décennie, et en cherchant d'autres utilisations potentielles pour ceux-ci, nous sommes tombés sur des études sur les catalyseurs au palladium utilisés pour traiter les nitrates et les nitrites ; nous avons donc décidé de faire une comparaison."
Les catalyseurs sont les marieurs du monde moléculaire :ils font réagir d'autres composés les uns avec les autres, souvent en les rapprochant, mais les catalyseurs ne sont pas consommés par la réaction.
Dans un nouvel article de la revue Nanoéchelle , L'équipe de Wong a montré que les nanoparticules artificielles d'or et de palladium étaient plusieurs fois plus efficaces pour décomposer les nitrites que tous les catalyseurs précédemment étudiés. Les particules, qui ont été inventés au laboratoire de catalyse et de nanomatériaux de Wong, se composent d'un noyau en or massif partiellement recouvert de palladium.
De nombreuses régions des États-Unis sont à risque de contamination de l'eau potable par les nitrates et les nitrites en raison de l'utilisation excessive d'engrais agricoles. Crédit :USGS
Durant la dernière décennie, L'équipe de Wong a découvert que ces composites or-palladium ont des temps de réaction plus rapides pour décomposer les polluants chlorés que tout autre catalyseur connu. Il a dit que la même chose s'est avérée vraie pour les nitrites, pour des raisons encore inconnues.
"Il n'y a pas de chlore dans ces composés, donc la chimie est complètement différente, " a déclaré Wong. " On ne sait pas encore comment l'or et le palladium fonctionnent ensemble pour augmenter le temps de réaction dans les nitrites et pourquoi l'efficacité de la réaction a augmenté lorsque les nanoparticules avaient une couverture de palladium d'environ 80 pour cent. Nous avons plusieurs hypothèses que nous testons actuellement. "
Il a déclaré que les nanocatalyseurs or-palladium avec la formulation optimale étaient environ 15 fois plus efficaces pour décomposer les nitrites que les nanocatalyseurs de palladium pur, et environ 7 1/2 fois plus efficace que les catalyseurs à base de palladium et d'oxyde d'aluminium.
Wong a dit qu'il peut envisager d'utiliser les catalyseurs or-palladium dans une petite unité de filtration qui pourrait être attachée à un robinet d'eau, mais seulement si l'équipe trouve un catalyseur tout aussi efficace pour décomposer les nitrates, qui sont des polluants encore plus abondants que les nitrites.
"Les nitrites se forment partout où vous avez des nitrates, qui sont vraiment la racine du problème, " a déclaré Wong. "Nous étudions activement un certain nombre de candidats pour dégrader les nitrates maintenant, et nous avons des pistes positives."
