Les microcontaminants pèsent lourdement sur nos cours d'eau, mais les éliminer des eaux usées nécessite des moyens techniques considérables. Maintenant, Les chercheurs de l'ETH ont développé une approche qui permet l'élimination efficace de ces substances problématiques.

Dans notre vie de tous les jours, nous utilisons tous une multitude de substances chimiques, y compris les cosmétiques, médicaments, pilules contraceptives, les engrais et les détergents végétaux, qui contribuent tous à nous faciliter la vie. Cependant, l'utilisation de tels produits a un effet néfaste sur l'environnement, car bon nombre d'entre eux ne peuvent pas être entièrement éliminés des eaux usées dans les stations d'épuration d'aujourd'hui. En tant que micropolluants, ils finissent par se retrouver dans l'environnement, où ils pèsent sur la faune et la flore de nos cours d'eau.

Dans le cadre d'une révision de la Loi sur la protection des eaux, le parlement a donc décidé en 2014 d'installer une étape d'épuration supplémentaire sur certaines stations d'épuration d'ici 2040 en vue d'éliminer les microcontaminants. Bien que le financement soit en principe assuré, le projet présente un défi pour les exploitants d'usines car il n'est possible d'éliminer les substances critiques qu'à l'aide de procédures complexes, qui sont généralement basés sur l'ozone, charbon actif ou lumière.

Les nanoparticules facilitent la dégradation

Maintenant, Des chercheurs de l'Institut de robotique et de systèmes intelligents de l'ETH Zurich ont développé une approche élégante qui pourrait permettre d'éliminer plus facilement ces substances. En utilisant des nanoparticules multiferroïques, ils ont réussi à induire la décomposition de résidus chimiques dans des eaux contaminées. Ici, les nanoparticules ne sont pas directement impliquées dans la réaction chimique mais agissent plutôt comme un catalyseur, accélérer la conversion des substances en composés inoffensifs.

« De telles nanoparticules sont déjà utilisées comme catalyseur dans des réactions chimiques dans de nombreux domaines industriels, " explique Salvador Pané, qui a joué un rôle clé dans l'avancement de cette recherche en sa qualité de scientifique principal. "Maintenant, nous avons réussi à montrer qu'ils peuvent également être utiles pour l'épuration des eaux usées."

Une réduction de 80 pour cent

Pour leurs expériences, les chercheurs ont utilisé des solutions aqueuses contenant des traces de cinq médicaments courants. Les expériences ont confirmé que les nanoparticules peuvent réduire la concentration de ces substances dans l'eau d'au moins 80 %. Fajer Mouchtaq, un doctorant dans le groupe, souligne l'importance de ces résultats :« Ces substances comprenaient également deux composés qui ne peuvent pas être éliminés par la méthode conventionnelle à base d'ozone. »

"Remarquablement, nous sommes en mesure de régler avec précision la sortie catalytique des nanoparticules à l'aide de champs magnétiques, " explique Xiangzhong Chen, un post-doctorant qui a également participé au projet. Les particules ont un noyau de ferrite de cobalt entouré d'une enveloppe de ferrite de bismuth. Si un champ magnétique alternatif externe est appliqué, certaines régions de la surface des particules adoptent des charges électriques positives, tandis que d'autres deviennent chargés négativement. Ces charges conduisent à la formation d'espèces réactives de l'oxygène dans l'eau, qui décomposent les polluants organiques en composés inoffensifs. Les nanoparticules magnétiques peuvent ensuite être facilement retirées de l'eau à l'aide d'un champ magnétique, dit Chen.

Réponses positives de l'industrie

Les chercheurs pensent que la nouvelle approche est prometteuse, citant sa mise en œuvre technique plus facile que celle du traitement des eaux usées à l'ozone, par exemple. "L'industrie des eaux usées est très intéressée par nos découvertes, " dit Pané.

Cependant, il faudra un certain temps avant que la méthode puisse être appliquée dans la pratique, car il n'a été étudié qu'en laboratoire jusqu'à présent. À tout prix, Mushtaq indique que l'approbation a déjà été donnée pour un projet BRIDGE financé conjointement par le Fonds national suisse et Innosuisse en vue de soutenir le transfert de la méthode dans des applications pratiques. En outre, des plans sont déjà en place pour créer une entreprise dérivée, dans lequel les chercheurs ont l'intention de développer leur idée jusqu'à la maturité du marché.