Les virus peuvent se propager non seulement via des gouttelettes ou des aérosols comme le nouveau coronavirus, mais dans l'eau, trop. En réalité, certains agents pathogènes potentiellement dangereux des maladies gastro-intestinales sont des virus d'origine hydrique.

À ce jour, ces virus ont été éliminés de l'eau par nanofiltration ou osmose inverse, mais à un coût élevé et un impact sévère sur l'environnement. Par exemple, les nanofiltres pour virus sont constitués de matières premières à base de pétrole, tandis que l'osmose inverse nécessite une quantité d'énergie relativement importante.

Membrane respectueuse de l'environnement développée

Désormais une équipe internationale de chercheurs dirigée par Raffaele Mezzenga, Professeur de Food &Soft Materials à l'ETH Zurich, a développé une nouvelle membrane filtrante à la fois très efficace et respectueuse de l'environnement. Pour le fabriquer, les chercheurs ont utilisé des matières premières naturelles.

La membrane filtrante fonctionne sur le même principe que Mezzenga et ses collègues ont développé pour éliminer les métaux lourds ou précieux de l'eau. Ils créent la membrane en utilisant des protéines de lactosérum dénaturées qui s'assemblent en de minuscules filaments appelés fibrilles amyloïdes. Dans ce cas, les chercheurs ont combiné cet échafaudage de fibrilles avec des nanoparticules d'hydroxyde de fer (Fe-O-HO).

La fabrication de la membrane est relativement simple. Pour produire les fibrilles, les protéines de lactosérum dérivées de la transformation du lait sont ajoutées à l'acide et chauffées à 90 degrés Celsius. Cela provoque l'extension et l'attachement des protéines les unes aux autres, formant des fibrilles. Les nanoparticules peuvent être produites dans le même réacteur que les fibrilles :les chercheurs élèvent le pH et ajoutent du sel de fer, provoquer la désintégration du mélange en nanoparticules d'hydroxyde de fer, qui s'attachent aux fibrilles amyloïdes. Pour cette application, Mezzenga et ses collègues ont utilisé de la cellulose pour soutenir la membrane.

Cette combinaison de fibrilles amyloïdes et de nanoparticules d'hydroxyde de fer fait de la membrane un piège très efficace et efficient pour divers virus présents dans l'eau. L'oxyde de fer chargé positivement attire électrostatiquement les virus chargés négativement et les inactive. Les fibrilles amyloïdes seules ne pourraient pas le faire parce que, comme les particules virales, ils sont également chargés négativement à pH neutre. Cependant, les fibrilles sont la matrice idéale pour les nanoparticules d'oxyde de fer.

Divers virus éliminés de manière très efficace

La membrane élimine un large éventail de virus d'origine hydrique, y compris les adénovirus non enveloppés, rétrovirus et entérovirus. Ce troisième groupe peut provoquer des infections gastro-intestinales dangereuses, qui tuent chaque année environ un demi-million de personnes, souvent de jeunes enfants dans les pays en développement et émergents. Les entérovirus sont extrêmement résistants et résistants aux acides et restent très longtemps dans l'eau, la membrane filtrante devrait donc être particulièrement attrayante pour les pays les plus pauvres comme moyen d'aider à prévenir de telles infections.

De plus, la membrane élimine également les virus de la grippe H1N1 et même le nouveau virus SARS-CoV-2 de l'eau avec une grande efficacité. Dans les échantillons filtrés, la concentration des deux virus était inférieure à la limite de détection, ce qui équivaut à une élimination presque complète de ces agents pathogènes.

« Nous sommes conscients que le nouveau coronavirus se transmet majoritairement via des gouttelettes et des aérosols, mais en fait, même à cette échelle, le virus nécessite d'être entouré d'eau. Le fait que nous puissions l'éliminer très efficacement de l'eau souligne de manière impressionnante la large applicabilité de notre membrane, " dit Mezzenga.

Alors que la membrane est principalement conçue pour être utilisée dans les usines de traitement des eaux usées ou pour le traitement de l'eau potable, il pourrait également être utilisé dans les systèmes de filtration d'air ou même dans les masques. Puisqu'il se compose exclusivement de matériaux écologiques, il pourrait simplement être composté après utilisation et sa production nécessite un minimum d'énergie. Ces caractéristiques lui confèrent une excellente empreinte environnementale, comme le soulignent également les chercheurs dans leur étude. Parce que la filtration est passive, il ne nécessite aucune énergie supplémentaire, qui rend son fonctionnement neutre en carbone et utilisable dans n'importe quel contexte social, des communautés urbaines aux communautés rurales.