Débris microplastiques en cosmétique sous microscopie optique. Crédit :Xiaoguang Duan / Matière
Les déchets plastiques qui se retrouvent dans les océans et les rivières constituent une menace environnementale mondiale avec des conséquences néfastes pour la santé des animaux, humains, et les écosystèmes. Maintenant, utilisant de minuscules aimants à base de carbone en forme de bobine, des chercheurs australiens ont développé une nouvelle approche pour purger les sources d'eau des microplastiques qui les polluent sans nuire aux micro-organismes voisins. Leur travail paraît le 31 juillet dans la revue Question .
"Les microplastiques adsorbent les contaminants organiques et métalliques lorsqu'ils voyagent dans l'eau et libèrent ces substances dangereuses dans les organismes aquatiques lorsqu'ils sont ingérés, les obligeant à s'accumuler tout au long de la chaîne alimentaire », explique l'auteur principal Shaobin Wang, professeur de génie chimique à l'Université d'Adélaïde (Australie). "Les nanoressorts de carbone sont suffisamment solides et stables pour décomposer ces microplastiques en composés qui ne représentent pas une telle menace pour l'écosystème marin."
Bien que souvent invisible à l'œil nu, Les microplastiques sont des polluants omniprésents. Certains, comme les billes exfoliantes que l'on trouve dans les cosmétiques populaires, sont tout simplement trop petits pour être filtrés lors du traitement de l'eau industrielle. D'autres sont produits indirectement, lorsque des débris plus gros comme des bouteilles de soda ou des pneus sont exposés au soleil et au sable.
Pour décomposer les microplastiques, les chercheurs ont dû générer des produits chimiques à courte durée de vie appelés espèces réactives de l'oxygène, qui déclenchent des réactions en chaîne qui hachent les diverses longues molécules qui composent les microplastiques en segments minuscules et inoffensifs qui se dissolvent dans l'eau. Cependant, les espèces réactives de l'oxygène sont souvent produites à l'aide de métaux lourds tels que le fer ou le cobalt, polluants dangereux en eux-mêmes et donc inadaptés dans un contexte environnemental.
Images de microscopie électronique à balayage de nanoressorts de carbone. Crédit :Kang et al.
Pour contourner ce défi, les chercheurs ont trouvé une solution plus verte sous la forme de nanotubes de carbone mélangés à de l'azote pour aider à stimuler la génération d'espèces réactives de l'oxygène. En forme de ressorts, les catalyseurs à nanotubes de carbone ont éliminé une fraction importante des microplastiques en seulement huit heures tout en restant stables eux-mêmes dans les conditions d'oxydation difficiles nécessaires à la décomposition des microplastiques. La forme enroulée augmente la stabilité et maximise la surface réactive. En prime, en incluant une petite quantité de manganèse, enterré loin de la surface des nanotubes pour éviter leur lessivage dans l'eau, les minuscules ressorts devinrent magnétiques.
« Avoir des nanotubes magnétiques est particulièrement excitant car cela permet de les collecter facilement à partir de véritables flux d'eaux usées pour une utilisation répétée dans la dépollution de l'environnement, " dit Xiaoguang Duan, un chercheur en génie chimique à Adélaïde qui a également co-dirigé le projet.
Ce résumé visuel décrit les découvertes de Kang et al.. Des ressorts de nanocarbone nouveaux et robustes ont été synthétisés par pyrolyse solide avec une morphologie contrôlée, et simultanément des dopants à l'azote et des nanoparticules magnétiques encapsulées. Les carbocatalyseurs peuvent catalyser efficacement le peroxymonosulfate pour générer des radicaux hautement réactifs dans des conditions hydrothermales pour décomposer les microplastiques en substances inoffensives dans l'eau. Crédit :Kang et al/Matter
Comme il n'y a pas deux microplastiques chimiquement identiques, les prochaines étapes des chercheurs consisteront à s'assurer que les nanoressorts fonctionnent sur des microplastiques de différentes compositions, formes et origines. Ils ont également l'intention de continuer à confirmer rigoureusement la non-toxicité de tout composé chimique apparaissant comme intermédiaire ou sous-produit lors de la décomposition des microplastiques.
Les chercheurs disent également que ces intermédiaires et sous-produits pourraient être exploités comme source d'énergie pour les micro-organismes que les plastiques polluants infestent actuellement. « Si les contaminants plastiques peuvent être réutilisés comme nourriture pour la croissance des algues, ce sera un triomphe pour l'utilisation de la biotechnologie pour résoudre les problèmes environnementaux de manière à la fois verte et rentable, " dit Wang.
