La nanotechnologie joue un rôle important dans l'élimination des produits chimiques toxiques présents dans le sol. Actuellement, plus de 70 sites Superfund de l'Environmental Protection Agency (EPA) utilisent ou testent des nanoparticules pour éliminer ou dégrader les contaminants environnementaux. L'un d'eux, le fer nano-valent, est largement utilisé, bien que son effet sur les organismes n'ait pas été examiné.

Dans une expérience récente, une équipe de scientifiques de l'UC Santa Barbara a testé l'effet du fer sulfuré nano-valent (FeSSi) sur une algue d'eau douce commune (Chlamydomonas reinhardtii). Ils ont découvert que FeSSi captait le cadmium dans un milieu aqueux et atténuait la toxicité du cadmium pour cette algue pendant plus d'un mois. Leurs résultats paraissent dans la revue ACS Nano .

"Toutefois, quand FeSSi faisait ce pour quoi il était conçu, nous avons découvert qu'il était jusqu'à 10 fois plus toxique lorsqu'il était lié au cadmium que sans, " a déclaré l'auteur principal Louise Stevenson, chercheur postdoctoral au département d'écologie de l'UCSB, Evolution et Biologie Marine (EEMB). "Les normes actuelles pour ce qui est une concentration acceptable à utiliser sont basées sur les données de la particule elle-même non liée au contaminant. Notre travail suggère que ces limites admissibles pourraient potentiellement être d'énormes sous-estimations de la toxicité réelle."

Pour simuler un événement de précipitation au cours duquel des matières toxiques provenant du sol se déversent dans un cours d'eau, les chercheurs ont dosé C. reinhardtii avec le FeSSi cadmié et ont attendu une heure avant de prendre des mesures. Ils ont découvert que la matière organique que les algues elles-mêmes produisaient en tant que sous-produit de la photosynthèse atténue la toxicité du FeSSi et permet à la nanoparticule de réparer jusqu'à quatre fois plus de cadmium.

"La matière organique rend la particule FeSSi moins toxique, qui permet une plus grande zone de remédiation et augmente les concentrations de cadmium utilisables, " dit Stevenson. " C'est intéressant parce que chaque système naturel contient des matières organiques. En plus de l'effet toxique des nanoparticules uniquement sur la viabilité cellulaire, nous avons identifié une rétroaction importante entre les matières organiques produites par l'algue elle-même diminuant la toxicité, ce qui diminue la toxicité pour les algues.

Selon Stevenson, les effets environnementaux de la nanotechnologie sont très spécifiques au contexte, rendant les prévisions globales difficiles. Donc, l'équipe de l'UCSB a conçu un modèle écologique dynamique qui peut être utilisé pour extrapoler ce qu'ils ont testé empiriquement. Les enquêteurs ont amassé suffisamment de données pour développer une série d'équations décrivant la dynamique des concentrations qu'ils ont testées.

« Nous développons une nouvelle technologie plus rapidement que nous ne pouvons prédire son impact environnemental, " a noté Stevenson. " Cela rend très important la conception d'expériences pertinentes sur le plan écologique et environnemental, mais également d'atteindre des dynamiques pouvant être extrapolées à d'autres systèmes. "