Les micropolluants dans l'eau sont souvent des hormones qui s'accumulent dans l'environnement et peuvent avoir des impacts négatifs sur les humains et les animaux. Des chercheurs de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) et de l'Institut Leibniz d'ingénierie des surfaces (IOM) de Leipzig ont maintenant mis au point un procédé de dégradation photocatalytique de ces polluants lorsqu'ils traversent des membranes polymères. Il est présenté dans Nature Nanotechnologie . L'irradiation par la lumière déclenche une réaction chimique, à la suite de laquelle les hormones stéroïdes sont dégradées sur les membranes recouvertes de dioxyde de titane.

Partout où les gens vivent, les hormones utilisées, par exemple, dans les contraceptifs ou l'agriculture pénètrent dans les eaux usées. Les hormones stéroïdes, telles que les hormones sexuelles et les corticostéroïdes, peuvent s'accumuler dans l'environnement et nuire aux humains et aux animaux, car elles altèrent le développement comportemental et la fertilité. Les hormones sexuelles, par exemple, peuvent amener les poissons mâles à développer des caractéristiques sexuelles femelles. Il est donc important d'éliminer les hormones, ainsi que d'autres micropolluants, des eaux usées avant qu'elles ne réintègrent le cycle naturel de l'eau, d'où l'eau potable est extraite. "L'approvisionnement des personnes en eau potable est actuellement l'un des défis les plus importants au monde", déclare le professeur Andrea Iris Schäfer, responsable de l'Institut de technologie avancée des membranes (IAMT) du KIT. "Les micropolluants représentent une grande menace pour notre avenir, car ils altèrent notre fertilité et notre fonction cérébrale."

Inspiré de la technologie des cellules solaires

Depuis des années, Schäfer étudie le traitement de l'eau par nanofiltration. Pour cela, elle utilise des membranes polymères avec des pores de taille nanométrique. Cependant, la nanofiltration nécessite une pression élevée et donc beaucoup d'énergie. De plus, des micropolluants peuvent s'accumuler dans les matériaux des membranes polymères et pénétrer progressivement dans l'eau filtrée. Même si les polluants sont complètement séparés, un flux de polluants concentrés peut se développer et nécessiter un traitement supplémentaire.

Inspiré par la technologie des cellules solaires, le domaine de travail du professeur Bryce S. Richards du KIT, Schäfer a eu l'idée de recouvrir des membranes polymères de dioxyde de titane et de concevoir des membranes photocatalytiques. Des nanoparticules de dioxyde de titane photocatalytiquement actives sont appliquées sur des membranes de microfiltration, dont les pores sont un peu plus grands que dans la nanofiltration. L'irradiation par la lumière déclenche alors une réaction chimique, à la suite de laquelle les hormones stéroïdes sont dégradées sur les membranes. Avec son équipe de l'IAMT et ses collègues de l'Institut Leibniz d'ingénierie de surface (IOM) de Leipzig, Schäfer a maintenant concrétisé son idée et présenté la nouvelle technologie de Nanotechnologie de la nature .

Catalyseur pour l'eau

"Nous avons développé un catalyseur pour l'eau", résume Schäfer. En utilisant les membranes polymères photocatalytiques, les hormones stéroïdes ont été éliminées en mode flux continu jusqu'à la limite de détection analytique de 4 ng/l. En fait, les concentrations mesurées étaient très proches de 1 ng/l, la limite indiquée dans la nouvelle directive sur l'eau potable de l'OMS. Les chercheurs optimisent désormais leur technologie en réduisant le temps nécessaire et l'énergie consommée. De plus, ils se concentrent sur l'utilisation de la lumière naturelle. Leurs recherches visent notamment à dégrader d'autres polluants par photocatalyse, comme des produits chimiques industriels comme les substances perfluoro-alkylées et polyfluorées (PFAS) ou des pesticides, comme le glyphosate. Un autre objectif est de faire évoluer la technologie. + Explorer plus loin

Traitement de l'eau :éliminer les hormones avec la lumière du soleil