Des nanotubes de carbone à paroi unique purifiés dispersés dans l'eau ont favorisé une croissance végétale plus importante (au centre) que le témoin sans nanomatériau (à gauche) après huit jours d'expérience à l'Université Rice. Nourrir les plantes de tétrahydrofurane avec les nanotubes (à droite) a produit l'effet inverse, retard de croissance des plantes. Crédit :Pavan Raja/Université du riz
L'introduction de nanotubes de carbone purifiés semble avoir un effet bénéfique sur la croissance précoce de l'agropyre, selon les scientifiques de l'Université Rice. Mais en présence de contaminants, ces mêmes nanotubes pourraient faire beaucoup de mal.
Le laboratoire Rice du chimiste Andrew Barron a cultivé de l'herbe de blé dans un jardin hydroponique pour tester la toxicité potentielle des nanoparticules sur la plante. A leur grande surprise, ils ont découvert qu'un type de particule dispersée dans l'eau aidait la plante à grandir et à accélérer.
Ils soupçonnent que les résultats proviennent de la nature hydrophobe naturelle (évitant l'eau) des nanotubes qui, dans une expérience, a apparemment facilité l'absorption accrue d'eau par les plantes.
La recherche apparaît dans le journal de la Royal Society of Chemistry Sciences de l'environnement :nano .
Le laboratoire a monté l'étude à petite échelle en sachant que la production industrielle de nanotubes conduira inévitablement à leur dispersion plus large dans l'environnement. L'étude a cité une croissance rapide du marché des nanoparticules dans les médicaments, cosmétique, tissus, filtres à eau et armes militaires, avec des milliers de tonnes produites chaque année.
Malgré leur utilisation généralisée, Barron a déclaré que peu de chercheurs se sont penchés sur l'impact des nanoparticules environnementales - qu'elles soient naturelles ou artificielles - sur la croissance des plantes.
Les chercheurs ont planté des graines d'agropyre en plusieurs répétitions dans de la laine de coton et les ont nourris avec des dispersions contenant des nanotubes bruts à une ou plusieurs parois, des nanotubes à paroi unique purifiés ou des nanoparticules d'oxyde de fer qui imitaient les restes de catalyseur souvent attachés aux nanotubes. Les solutions étaient soit de l'eau, soit du tétrahydrofurane (THF), un solvant industriel. Certaines des graines ont été nourries d'eau pure ou de THF comme contrôle.
Des chercheurs de l'Université Rice ont testé les effets des nanotubes de carbone sur la croissance de l'agropyre. Alors que certains n'ont montré aucun effet, des nanotubes monoparois purifiés dans l'eau (5) ont amélioré la croissance des plantes, tandis que les mêmes nanotubes dans un solvant (6) retardaient leur développement. Les photos à gauche montrent les plantes après quatre jours et à droite après huit jours, avec des plantes impaires poussant dans l'eau et paires dans un solvant. Les numéros 1 et 2 sont des témoins sans nanotubes; 3-4 contiennent des tubes à simple paroi bruts ; 5-6 tubes à paroi simple purifiés; 7-8 tubes bruts à parois multiples ; 9-10 nanoparticules d'oxyde de fer à faible concentration et 11-12 nanoparticules d'oxyde de fer à haute concentration. Crédit :Barron Research Group/Rice University
Au bout de huit jours, les plantations ont montré que les nanotubes à paroi unique purifiés dans l'eau augmentaient le taux de germination et la croissance des pousses de l'agropyre, qui a augmenté en moyenne de 13 pour cent de plus que les plantes dans l'eau plate. Les nanotubes et les particules bruts à paroi unique et multicouche dans l'une ou l'autre solution ont eu peu d'effet sur la croissance des plantes, ils ont trouvé.
Cependant, les nanotubes monoparoi purifiés dans le THF ont retardé le développement des plantes de 45% par rapport aux nanotubes monoparoi dans l'eau, suggérant que les nanotubes agissent comme un support pour la substance toxique.
La préoccupation, Barron a dit, est que si les nanotubes à paroi simple se combinent avec des polluants organiques comme les pesticides, produits chimiques industriels ou solvants dans l'environnement, ils peuvent concentrer et immobiliser les toxines et améliorer leur absorption par les plantes.
Rien vu dans l'étude limitée n'a indiqué si les nanotubes de carbone dans l'environnement, et potentiellement dans les plantes, remontera la chaîne alimentaire et sera nocif pour l'homme, il a dit.
D'autre part, les chercheurs ont déclaré qu'il pourrait être utile d'examiner si des substrats hydrophobes qui imitent les effets positifs observés dans les nanotubes à paroi unique pourraient être utilisés pour la canalisation à haute efficacité de l'eau vers les graines.
« Nos travaux confirment l'importance de penser les nanomatériaux dans le cadre d'un système plutôt isolément, " a déclaré Barron. "C'est la combinaison avec d'autres composés qu'il est important de comprendre."
